JP6300948B2 - Polymer piezoelectric film - Google Patents

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Description

本発明は、高分子圧電フィルムに関する。   The present invention relates to a polymer piezoelectric film.

圧電材料としては、従来、セラミックス材料であるPZT(PbZrO−PbTiO系固溶体)が多く用いられてきた。しかし、PZTは鉛を含有することから、現在、圧電材料としては、環境負荷が低く、また柔軟性に富む高分子圧電材料(高分子圧電フィルム)が用いられるようになってきている。
現在知られている高分子圧電材料は、例えば、ナイロン11、ポリフッ化ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリ尿素、ポリフッ化ビニリデン(β型)(PVDF)、フッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン共重合体(P(VDF−TrFE))(75/25)などに代表されるポーリング型高分子である。
Conventionally, PZT (PbZrO 3 —PbTiO 3 -based solid solution), which is a ceramic material, has been frequently used as the piezoelectric material. However, since PZT contains lead, currently, as a piezoelectric material, a polymer piezoelectric material (polymer piezoelectric film) having a low environmental load and high flexibility has come to be used.
Currently known polymer piezoelectric materials include, for example, nylon 11, polyvinyl fluoride, polyvinyl chloride, polyurea, polyvinylidene fluoride (β-type) (PVDF), vinylidene fluoride-trifluoroethylene copolymer (P Pauling type polymer represented by (VDF-TrFE)) (75/25).

近年、上記の高分子圧電材料以外に、ポリペプチドやポリ乳酸等の光学活性を有する高分子を用いることが着目されている。ポリ乳酸系高分子は、機械的な延伸操作のみで圧電性が発現することが知られている。
光学活性を有する高分子の中でも、ポリ乳酸のような高分子結晶の圧電性は、螺旋軸方向に存在するC=O結合の永久双極子に起因する。特にポリ乳酸は、主鎖に対する側鎖の体積分率が小さく、体積あたりの永久双極子の割合が大きく、ヘリカルキラリティをもつ高分子の中でも理想的な高分子といえる。延伸処理のみで圧電性を発現するポリ乳酸は、ポーリング処理が不要で、圧電率は数年にわたり減少しないことが知られている。
In recent years, attention has been paid to the use of polymers having optical activity, such as polypeptides and polylactic acid, in addition to the above-described polymeric piezoelectric materials. It is known that polylactic acid polymers exhibit piezoelectricity only by mechanical stretching operation.
Among the polymers having optical activity, the piezoelectricity of a polymer crystal such as polylactic acid is attributed to a C = O bond permanent dipole that exists in the direction of the helical axis. In particular, polylactic acid has a small volume fraction of side chains with respect to the main chain and a large ratio of permanent dipoles per volume, and can be said to be an ideal polymer among the polymers having helical chirality. It is known that polylactic acid that exhibits piezoelectricity only by stretching treatment does not require poling treatment and the piezoelectricity does not decrease over several years.

以上のように、ポリ乳酸には種々の圧電特性があるため、種々のポリ乳酸を用いた高分子圧電材料が報告されている。例えば、脂肪族系ポリエステルの組成物から成形されるシートを主として一軸方向に延伸して得られる高分子圧電材料が開示されている(例えば、文献1を参照)。また、ポリ乳酸を用いた未延伸フィルムを、二軸方向に延伸して横延伸フィルム(二軸延伸フィルム)とする技術が開示されている(例えば、文献2、3を参照)。
文献1 特開2014−086703号公報
文献2 特開2011−243606号公報
文献3 特開2012−153023号公報
As described above, since polylactic acid has various piezoelectric characteristics, polymer piezoelectric materials using various polylactic acids have been reported. For example, a polymer piezoelectric material obtained by stretching a sheet molded from an aliphatic polyester composition mainly in a uniaxial direction is disclosed (for example, see Document 1). Moreover, the technique which extends | stretches the unstretched film using polylactic acid to a biaxial direction, and makes it a laterally stretched film (biaxially stretched film) is disclosed (for example, refer literature 2 and 3).
Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-086703 Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-243606 Document 3 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-153023

ところで、高分子圧電フィルムは圧電性を発現させるために、分子鎖を一方向に配向させる必要がある。例えば、文献1に記載されている縦一軸延伸フィルムの場合、延伸方向(分子鎖の配向する方向)はMD(Machine Direction)方向であるため、MD方向と平行な方向に裂けやすく、特定方向についての引裂強さが低いという問題があった。以下、特定方向についての引裂強さを、「縦裂強度」ともいう。   By the way, the polymer piezoelectric film needs to align molecular chains in one direction in order to develop piezoelectricity. For example, in the case of the longitudinally uniaxially stretched film described in Document 1, since the stretching direction (direction in which molecular chains are oriented) is the MD (Machine Direction) direction, the film tends to tear in a direction parallel to the MD direction. There was a problem that the tear strength of the steel was low. Hereinafter, the tear strength in a specific direction is also referred to as “longitudinal tear strength”.

一方、二軸延伸設備を用いると、フィルムをMD方向およびMD方向に直交するTD(Transverse Direction)方向の両方向に延伸することが可能である。例えば、上記文献2、3には、二軸方向に延伸する際に、主にTD方向に延伸する横延伸フィルムに関する技術が記載されている。横延伸フィルムは、縦一軸延伸フィルムに比べて幅広フィルムの製造が容易であるため、フィルム生産能力の観点からより有利である。   On the other hand, when a biaxial stretching facility is used, the film can be stretched in both the MD direction and the TD (Transverse Direction) direction orthogonal to the MD direction. For example, the documents 2 and 3 describe a technique relating to a laterally stretched film that mainly stretches in the TD direction when stretching in the biaxial direction. A transversely stretched film is more advantageous from the viewpoint of film production capacity because it is easier to produce a wide film than a longitudinally uniaxially stretched film.

しかし、横延伸フィルムの場合、TD方向の縦裂強度が低く、TD方向と平行方向に裂け易い。そして、フィルムの連続生産プロセスではMD方向に張力が発生するため、生産工程においてフィルムのTD方向への破断が生じやすく、長時間の連続生産が困難である。このようなTD方向への破断による生産停止は縦一軸延伸フィルムの生産時には発生せず、横延伸フィルムを生産する上での大きな課題である。   However, in the case of a laterally stretched film, the longitudinal tear strength in the TD direction is low, and it is easy to tear in a direction parallel to the TD direction. And in the continuous production process of a film, since tension | tensile_strength generate | occur | produces in MD direction, it is easy to produce the fracture | rupture in the TD direction of a film in a production process, and long-term continuous production is difficult. Such production stoppage due to breakage in the TD direction does not occur at the time of production of a longitudinally uniaxially stretched film, and is a major problem in producing a transversely stretched film.

また、縦裂強度の高いフィルムを得るには、一般的には縦、横の倍率を上げて製膜する事が好ましいが、縦横の倍率を同程度に近づけた場合、分子鎖の配向性が低下し、圧電性が低下する。   Moreover, in order to obtain a film having a high longitudinal crack strength, it is generally preferable to form a film by increasing the vertical and horizontal magnifications. The piezoelectricity decreases.

一方、本発明者らは、鋭意検討の結果、縦、横の延伸倍率を調整することで、圧電性を維持しつつ、さらに、延伸方向(MD方向)に対して45°なす方向における弾性率、降伏応力などが上昇し、高分子圧電フィルムを圧電センサーデバイス等に用いた際の実質的なセンサ感度が向上する領域があることを見出した。   On the other hand, as a result of intensive studies, the inventors have adjusted the longitudinal and lateral stretching ratios to maintain the piezoelectricity, and further, the elastic modulus in the direction of 45 ° with respect to the stretching direction (MD direction). The present inventors have found that there is a region where the yield stress is increased and the substantial sensor sensitivity is improved when the polymer piezoelectric film is used for a piezoelectric sensor device or the like.

そこで、本発明は、デバイスに用いた際のセンサ感度を高く維持することができ、かつ、縦裂強度が高く、生産性に優れる高分子圧電フィルムを提供することである。   Therefore, the present invention is to provide a polymer piezoelectric film that can maintain high sensor sensitivity when used in a device, has high longitudinal crack strength, and is excellent in productivity.

前記課題を達成するための具体的手段は、以下の通りである。
<1> 重量平均分子量が5万〜100万である光学活性を有するヘリカルキラル高分子を含み、DSC法で得られる結晶化度が20%〜80%であり、かつ、マイクロ波透過型分子配向計で測定される基準厚さを50μmとしたときの規格化分子配向MORcと前記結晶化度との積が40〜700であり、フィルム面内の遅相軸方向の屈折率をnx 、フィルム面内の進相軸方向の屈折率をny 、フィルムの厚さ方向の屈折率をnz とし、Nz係数=(nx −nz )/(nx −ny )としたとき、Nz係数が1.108〜1.140の範囲にある、高分子圧電フィルム。
Specific means for achieving the above object are as follows.
<1> A helical chiral polymer having an optical activity with a weight average molecular weight of 50,000 to 1,000,000, crystallinity obtained by DSC method of 20% to 80%, and microwave transmission molecular orientation the product of the normalized molecular orientation MORc and the crystallinity when the reference thickness as measured by total and 50μm is from 40 to 700, the refractive index in a slow axis direction in the film plane n x, film fast-axis refractive index n y in the plane, the refractive index in the thickness direction of the film and n z, Nz coefficient = (n x -n z) / when the (n x -n y), Nz A polymer piezoelectric film having a coefficient in the range of 1.108 to 1.140.

<2> 可視光線に対する内部ヘイズが40%以下であり、且つ25℃において応力−電荷法で測定した圧電定数d14が1pC/N以上である、<1>に記載の高分子圧電フィルム。<2> internal haze to visible light is 40% or less, and the stress at 25 ° C. - piezoelectric constant d 14 measured by the charge method is 1 pC / N or more, polymeric piezoelectric film according to <1>.

<3> 可視光線に対する内部ヘイズが20%以下である、<1>または<2>に記載の高分子圧電フィルム。   <3> The polymer piezoelectric film according to <1> or <2>, wherein the internal haze with respect to visible light is 20% or less.

<4> 前記ヘリカルキラル高分子が、下記式(1)で表される繰り返し単位を含む主鎖を有する高分子である、<1>〜<3>のいずれか1つに記載の高分子圧電フィルム。

<4> The polymer piezoelectric according to any one of <1> to <3>, wherein the helical chiral polymer is a polymer having a main chain including a repeating unit represented by the following formula (1): the film.

<5> 前記ヘリカルキラル高分子は、光学純度が95.00%ee以上である、<1>〜<4>のいずれか1つに記載の高分子圧電フィルム。   <5> The polymeric piezoelectric film according to any one of <1> to <4>, wherein the helical chiral polymer has an optical purity of 95.00% ee or more.

<6> 前記ヘリカルキラル高分子の含有量が80質量%以上である、<1>〜<5>のいずれか1つに記載の高分子圧電フィルム。   <6> The polymer piezoelectric film according to any one of <1> to <5>, wherein the content of the helical chiral polymer is 80% by mass or more.

<7> フィルム面内の遅相軸方向の屈折率nが1.4720〜1.4740の範囲にある、<1>〜<6>のいずれか1つに記載の高分子圧電フィルム。<7> the slow axis direction of the refractive indices n x in the film plane is in the range of 1.4720 to 1.4740, polymeric piezoelectric film according to any one of <1> to <6>.

<8> 応力−電荷法で測定される圧電定数が6pC/N以上である、<1>〜<7>のいずれか1つに記載の高分子圧電フィルム。   <8> The polymer piezoelectric film according to any one of <1> to <7>, wherein a piezoelectric constant measured by a stress-charge method is 6 pC / N or more.

<9> Nz係数が1.109〜1.130の範囲にある、<1>〜<8>のいずれか1つに記載の高分子圧電フィルム。   <9> The polymer piezoelectric film according to any one of <1> to <8>, wherein the Nz coefficient is in a range of 1.109 to 1.130.

<10> 可視光線に対する内部ヘイズが1%以下である、<1>〜<9>のいずれか1つに記載の高分子圧電フィルム。   <10> The polymer piezoelectric film according to any one of <1> to <9>, wherein an internal haze with respect to visible light is 1% or less.

<11> 二軸延伸フィルムであり、延伸倍率が大きい方向の延伸倍率を主延伸倍率、延伸倍率が大きい方向に直交し、かつフィルム面と平行な方向の延伸倍率を副次的延伸倍率としたときに、主延伸倍率/副次的延伸倍率が3.0〜3.5である、<1>〜<10>のいずれか1つに記載の高分子圧電フィルム。   <11> It is a biaxially stretched film, the stretch ratio in the direction with a large stretch ratio is the main stretch ratio, the stretch ratio in the direction perpendicular to the direction with the large stretch ratio and parallel to the film surface is the secondary stretch ratio. Sometimes, the polymer piezoelectric film according to any one of <1> to <10>, wherein a main draw ratio / secondary draw ratio is 3.0 to 3.5.

<12> 前記主延伸倍率と前記副次的延伸倍率との積が4.6〜5.6である、<11>に記載の高分子圧電フィルム。   <12> The polymer piezoelectric film according to <11>, wherein a product of the main draw ratio and the secondary draw ratio is 4.6 to 5.6.

本発明によれば、デバイスに用いた際のセンサ感度を高く維持することができ、かつ、縦裂強度が高く、生産性に優れる高分子圧電フィルムを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the sensor sensitivity at the time of using for a device can be maintained highly, and the polymeric piezoelectric film which is high in longitudinal crack strength and excellent in productivity can be provided.

実施例1、2および比較例1、2におけるNz係数とd14×E×σとの関係を示すグラフである。Is a graph showing the relationship between the Nz coefficients and d 14 × E × σ in Examples 1 and 2.

本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。   In the present specification, a numerical range expressed using “to” means a range including numerical values described before and after “to” as a lower limit value and an upper limit value.

また、本明細書において、フィルム面とはフィルムの主面を意味している。ここで、「主面」とは、高分子圧電フィルムの表面の中で、最も面積の大きい面をいう。本発明の高分子圧電フィルムは、主面を2つ以上有してもよい。例えば、高分子圧電フィルムが、10mm×0.3mm四方の面Aと、3mm×0.3mm四方の面Bと、10mm×3mm四方の面Cとをそれぞれ2面ずつ有する場合、当該高分子圧電フィルムの主面は面Cであり、2つの主面を有する。   Moreover, in this specification, a film surface means the main surface of a film. Here, the “main surface” means the surface having the largest area among the surfaces of the polymer piezoelectric film. The polymer piezoelectric film of the present invention may have two or more main surfaces. For example, when the polymer piezoelectric film has two surfaces A each having a 10 mm × 0.3 mm square surface A, a 3 mm × 0.3 mm square surface B, and a 10 mm × 3 mm square surface C, the polymer piezoelectric film The main surface of the film is surface C, which has two main surfaces.

<高分子圧電フィルム>
本発明の高分子圧電フィルムは、重量平均分子量が5万〜100万である光学活性を有するヘリカルキラル高分子を含み、DSC法で得られる結晶化度が20%〜80%であり、かつ、マイクロ波透過型分子配向計で測定される基準厚さを50μmとしたときの規格化分子配向MORcと前記結晶化度との積が40〜700であり、フィルム面内の遅相軸方向の屈折率をnx 、フィルム面内の進相軸方向の屈折率をny 、フィルムの厚さ方向の屈折率をnz とし、Nz係数=(nx −nz )/(nx −ny )としたとき、Nz係数が1.108〜1.140の範囲にある。
<Polymer piezoelectric film>
The polymer piezoelectric film of the present invention includes a helical chiral polymer having optical activity having a weight average molecular weight of 50,000 to 1,000,000, the crystallinity obtained by DSC method is 20% to 80%, and The product of the normalized molecular orientation MORc and the crystallinity when the reference thickness measured with a microwave transmission type molecular orientation meter is 50 μm is 40 to 700, and the refraction in the slow axis direction in the film plane rate of n x, the fast-axis refractive index n y in the film plane, the refractive index in the thickness direction of the film and n z, Nz coefficient = (n x -n z) / (n x -n y ), The Nz coefficient is in the range of 1.108 to 1.140.

圧電材料を上記構成とすることで、デバイスに用いた際のセンサ感度を高く維持することができ、かつ、縦裂強度(特定方向についての引裂強さ)が高く、生産性に優れる高分子圧電フィルムとすることができる。
より詳細には、Nz係数が1.108〜1.140の範囲にあることで、例えば、圧電定数d14、弾性率、降伏応力から評価されるセンサ感度に関係するパラメータを高く維持することができ、各種センサに好適に使用可能な高分子フィルムを提供することができる。さらに、本発明の高分子フィルムは、縦裂強度に優れるため、製造時の破断が抑制され、生産性に優れている。
By using a piezoelectric material with the above configuration, the sensor sensitivity when used in a device can be maintained high, and the longitudinal piezoelectric strength (tear strength in a specific direction) is high, resulting in excellent productivity. It can be a film.
More specifically, when the Nz coefficient is in the range of 1.108 to 1.140, for example, it is possible to maintain a high parameter related to the sensor sensitivity evaluated from the piezoelectric constant d 14 , the elastic modulus, and the yield stress. It is possible to provide a polymer film that can be suitably used for various sensors. Furthermore, since the polymer film of the present invention is excellent in longitudinal crack strength, breakage during production is suppressed and the productivity is excellent.

本明細書中では、特定方向についての引裂強さが低下することを「縦裂強度が低下する」ということがあり、特定方向についての引裂強さが低い状態を「縦裂強度が低い」ということがある。
また、本明細書中では、特定方向についての引裂強さが低下する現象が抑制されることを「縦裂強度が向上する」ということがあり、特定方向についての引裂強さが低下する現象が抑制された状態を「縦裂強度が高い」または「縦裂強度に優れる」ということがある。
In the present specification, a decrease in tear strength in a specific direction is sometimes referred to as “longitudinal tear strength decreases”, and a state in which the tear strength in a specific direction is low is referred to as “longitudinal tear strength is low”. Sometimes.
In addition, in this specification, the phenomenon in which the tear strength in a specific direction is suppressed is sometimes referred to as “longitudinal tear strength is improved”, and the phenomenon in which the tear strength in a specific direction is decreased The suppressed state is sometimes referred to as “high longitudinal crack strength” or “excellent longitudinal crack strength”.

〔光学活性を有するヘリカルキラル高分子〕
光学活性を有するヘリカルキラル高分子とは、分子構造が螺旋構造である分子光学活性を有する高分子をいう。
以下、重量平均分子量が5万〜100万である光学活性を有するヘリカルキラル高分子を、「光学活性高分子」ともいう。
光学活性高分子としては、例えば、ポリペプチド、セルロース、セルロース誘導体、ポリ乳酸系樹脂、ポリプロピレンオキシド、ポリ(β―ヒドロキシ酪酸)等を挙げることができる。前記ポリペプチドとしては、例えば、ポリ(グルタル酸γ−ベンジル)、ポリ(グルタル酸γ−メチル)等が挙げられる。前記セルロース誘導体としては、例えば、酢酸セルロース、シアノエチルセルロース等が挙げられる。
[Helical chiral polymer with optical activity]
The helical chiral polymer having optical activity refers to a polymer having molecular optical activity in which the molecular structure is a helical structure.
Hereinafter, the helical chiral polymer having optical activity having a weight average molecular weight of 50,000 to 1,000,000 is also referred to as “optically active polymer”.
Examples of the optically active polymer include polypeptides, cellulose, cellulose derivatives, polylactic acid resins, polypropylene oxide, poly (β-hydroxybutyric acid), and the like. Examples of the polypeptide include poly (glutarate γ-benzyl), poly (glutarate γ-methyl), and the like. Examples of the cellulose derivative include cellulose acetate and cyanoethyl cellulose.

光学活性高分子は、高分子圧電フィルムの圧電性を向上する観点から、光学純度が95.00%ee以上であることが好ましく、97.00%ee以上であることがより好ましく、99.00%ee以上であることがさらに好ましく、99.99%ee以上であることが特に好ましい。望ましくは100.00%eeである。光学活性高分子の光学純度を上記範囲とすることで、圧電性を発現する高分子結晶のパッキング性が高くなり、その結果、圧電性が高くなるものと考えられる。   The optically active polymer preferably has an optical purity of 95.00% ee or more, more preferably 97.00% ee or more, from the viewpoint of improving the piezoelectricity of the polymer piezoelectric film, and 99.00. % Ee or higher is more preferable, and 99.99% ee or higher is particularly preferable. Desirably, it is 100.00% ee. By setting the optical purity of the optically active polymer within the above range, it is considered that the packing property of the polymer crystal that exhibits piezoelectricity is enhanced, and as a result, the piezoelectricity is enhanced.

本実施形態において、光学活性高分子の光学純度は、下記式にて算出した値である。
光学純度(%ee)=100×|L体量−D体量|/(L体量+D体量)
すなわち、『「光学活性高分子のL体の量〔質量%〕と光学活性高分子のD体の量〔質量%〕との量差(絶対値)」を「光学活性高分子のL体の量〔質量%〕と光学活性高分子のD体の量〔質量%〕との合計量」で割った(除した)数値』に、『100』をかけた(乗じた)値を、光学純度とする。
In the present embodiment, the optical purity of the optically active polymer is a value calculated by the following formula.
Optical purity (% ee) = 100 × | L body weight−D body weight | / (L body weight + D body weight)
That is, “the amount difference (absolute value) between the amount of L-form [mass%] of optically active polymer and the amount of D-form [mass%] of optically active polymer” is expressed as The value obtained by multiplying (multiplying) the value obtained by dividing (dividing) the amount [mass%] by the total amount of the amount [mass%] of the optically active polymer D-form [mass%] and multiplying it by 100. And

なお、光学活性高分子のL体の量〔質量%〕と光学活性高分子のD体の量〔質量%〕は、高速液体クロマトグラフィ(HPLC)を用いた方法により得られる値を用いる。具体的な測定の詳細については後述する。   In addition, the value obtained by the method using a high performance liquid chromatography (HPLC) is used for the quantity [mass%] of the L body of an optically active polymer, and the quantity [mass%] of the D body of an optically active polymer. Details of the specific measurement will be described later.

以上の光学活性高分子の中でも、光学純度を上げ、圧電性を向上させる観点から、下記式(1)で表される繰り返し単位を含む主鎖を有する高分子が好ましい。   Among the above optically active polymers, a polymer having a main chain containing a repeating unit represented by the following formula (1) is preferable from the viewpoint of increasing optical purity and improving piezoelectricity.

前記式(1)で表される繰り返し単位を主鎖とする化合物としては、ポリ乳酸系樹脂が挙げられる。中でも、ポリ乳酸が好ましく、L−乳酸のホモポリマー(PLLA)またはD−乳酸のホモポリマー(PDLA)が最も好ましい。   Examples of the compound having the repeating unit represented by the formula (1) as a main chain include polylactic acid resins. Among them, polylactic acid is preferable, and L-lactic acid homopolymer (PLLA) or D-lactic acid homopolymer (PDLA) is most preferable.

前記ポリ乳酸系樹脂とは、「ポリ乳酸」、「L−乳酸またはD−乳酸と、共重合可能な多官能性化合物とのコポリマー」、または、両者の混合物をいう。前記「ポリ乳酸」は、乳酸がエステル結合によって重合し、長く繋がった高分子であり、ラクチドを経由するラクチド法と、溶媒中で乳酸を減圧下加熱し、水を取り除きながら重合させる直接重合法などによって製造できることが知られている。前記「ポリ乳酸」としては、L−乳酸のホモポリマー、D−乳酸のホモポリマー、L−乳酸およびD−乳酸の少なくとも一方の重合体を含むブロックコポリマー、並びに、L−乳酸およびD−乳酸の少なくとも一方の重合体を含むグラフトコポリマーが挙げられる。   The polylactic acid-based resin refers to “polylactic acid”, “copolymer of L-lactic acid or D-lactic acid and a copolymerizable polyfunctional compound”, or a mixture of both. The above-mentioned “polylactic acid” is a polymer in which lactic acid is polymerized by an ester bond and is connected for a long time, a lactide method via lactide, and a direct polymerization method in which lactic acid is heated in a solvent under reduced pressure and polymerized while removing water It is known that it can be manufactured by, for example. Examples of the “polylactic acid” include L-lactic acid homopolymers, D-lactic acid homopolymers, block copolymers containing at least one polymer of L-lactic acid and D-lactic acid, and L-lactic acid and D-lactic acid. Examples include graft copolymers containing at least one polymer.

前記「共重合可能な多官能性化合物」としては、グリコール酸、ジメチルグリコール酸、3−ヒドロキシ酪酸、4−ヒドロキシ酪酸、2−ヒドロキシプロパン酸、3−ヒドロキシプロパン酸、2−ヒドロキシ吉草酸、3−ヒドロキシ吉草酸、4−ヒドロキシ吉草酸、5−ヒドロキシ吉草酸、2−ヒドロキシカプロン酸、3−ヒドロキシカプロン酸、4−ヒドロキシカプロン酸、5−ヒドロキシカプロン酸、6−ヒドロキシカプロン酸、6−ヒドロキシメチルカプロン酸、マンデル酸等のヒドロキシカルボン酸、グリコリド、β−メチル−δ−バレロラクトン、γ−バレロラクトン、ε−カプロラクトン等の環状エステル、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸、テレフタル酸等の多価カルボン酸、およびこれらの無水物、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,9−ノナンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、テトラメチレングリコール、1,4−ヘキサンジメタノール等の多価アルコール、セルロース等の多糖類、および、α−アミノ酸等のアミノカルボン酸等を挙げることができる。   Examples of the “copolymerizable polyfunctional compound” include glycolic acid, dimethyl glycolic acid, 3-hydroxybutyric acid, 4-hydroxybutyric acid, 2-hydroxypropanoic acid, 3-hydroxypropanoic acid, 2-hydroxyvaleric acid, 3 -Hydroxyvaleric acid, 4-hydroxyvaleric acid, 5-hydroxyvaleric acid, 2-hydroxycaproic acid, 3-hydroxycaproic acid, 4-hydroxycaproic acid, 5-hydroxycaproic acid, 6-hydroxycaproic acid, 6-hydroxy Hydroxycarboxylic acids such as methyl caproic acid and mandelic acid, glycolides, cyclic esters such as β-methyl-δ-valerolactone, γ-valerolactone, and ε-caprolactone, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid , Pimelic acid, azelaic acid, sebacic acid, undecanedioic acid, Polycarboxylic acids such as candioic acid and terephthalic acid, and anhydrides thereof, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1 , 4-butanediol, 2,3-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,9-nonanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, neopentyl glycol, tetra Examples thereof include polyhydric alcohols such as methylene glycol and 1,4-hexanedimethanol, polysaccharides such as cellulose, and aminocarboxylic acids such as α-amino acids.

上記「共重合可能な多官能性化合物」としては、例えば、国際公開第2013/054918号パンフレットの段落0028に記載の化合物が挙げられる。   Examples of the “copolymerizable polyfunctional compound” include the compounds described in paragraph 0028 of International Publication No. 2013/054918 pamphlet.

前記「L−乳酸またはD−乳酸と、共重合可能な多官能性化合物とのコポリマー」としては、らせん結晶を生成可能なポリ乳酸シーケンスを有する、ブロックコポリマーまたはグラフトコポリマーが挙げられる。   Examples of the “copolymer of L-lactic acid or D-lactic acid and a copolymerizable polyfunctional compound” include a block copolymer or a graft copolymer having a polylactic acid sequence capable of forming a helical crystal.

また、光学活性高分子中のコポリマー成分に由来する構造の濃度は20mol%以下であることが好ましい。例えば、光学活性高分子がポリ乳酸系高分子の場合、ポリ乳酸系高分子中の乳酸に由来する構造と、乳酸と共重合可能な化合物(コポリマー成分)に由来する構造と、のモル数の合計に対して、前記コポリマー成分が20mol%以下であることが好ましい。   The concentration of the structure derived from the copolymer component in the optically active polymer is preferably 20 mol% or less. For example, when the optically active polymer is a polylactic acid polymer, the number of moles of the structure derived from lactic acid in the polylactic acid polymer and the structure derived from a compound copolymerizable with lactic acid (copolymer component) It is preferable that the copolymer component is 20 mol% or less based on the total.

前記光学活性高分子(例えばポリ乳酸系樹脂)は、例えば、特開昭59−096123号公報、および特開平7−033861号公報に記載されている乳酸を直接脱水縮合して得る方法や、米国特許2,668,182号および4,057,357号等に記載されている乳酸の環状二量体であるラクチドを用いて開環重合させる方法などにより製造することができる。
さらに、前記の各製造方法により得られた光学活性高分子(例えばポリ乳酸系樹脂)は、光学純度を95.00%ee以上とするために、例えば、ポリ乳酸をラクチド法で製造する場合、晶析操作により光学純度を95.00%ee以上の光学純度に向上させたラクチドを、重合することが好ましい。
The optically active polymer (for example, polylactic acid-based resin) is obtained by, for example, a method obtained by directly dehydrating and condensing lactic acid described in JP-A-59-096123 and JP-A-7-033861. It can be produced by a ring-opening polymerization method using lactide, which is a cyclic dimer of lactic acid, described in Patents 2,668,182 and 4,057,357.
Furthermore, the optically active polymer (for example, polylactic acid-based resin) obtained by each of the above production methods has an optical purity of 95.00% ee or more, for example, when polylactic acid is produced by the lactide method, It is preferable to polymerize lactide whose optical purity is improved to 95.00% ee or higher by crystallization operation.

〔光学活性高分子の重量平均分子量〕
本実施形態に係る光学活性高分子は、重量平均分子量(Mw)が、5万〜100万である。光学活性高分子の重量平均分子量の下限が、5万以上であることにより、光学活性高分子を成型体としたときの機械的強度が向上する。光学活性高分子の重量平均分子量の下限は、10万以上であることが好ましく、15万以上であることがさらに好ましい。一方、光学活性高分子の重量平均分子量の上限が100万以下であることにより、成形(例えば押出成形)によって高分子圧電フィルムを得る際の成形性が向上する。
重量平均分子量の上限は、80万以下であることが好ましく、30万以下であることがさらに好ましい。
[Weight average molecular weight of optically active polymer]
The optically active polymer according to this embodiment has a weight average molecular weight (Mw) of 50,000 to 1,000,000. When the lower limit of the weight average molecular weight of the optically active polymer is 50,000 or more, the mechanical strength when the optically active polymer is molded is improved. The lower limit of the weight average molecular weight of the optically active polymer is preferably 100,000 or more, and more preferably 150,000 or more. On the other hand, when the upper limit of the weight average molecular weight of the optically active polymer is 1,000,000 or less, the moldability when a polymer piezoelectric film is obtained by molding (for example, extrusion molding) is improved.
The upper limit of the weight average molecular weight is preferably 800,000 or less, and more preferably 300,000 or less.

また、前記光学活性高分子の分子量分布(Mw/Mn)は、高分子圧電フィルムの強度の観点から、1.1〜5であることが好ましく、1.2〜4であることがより好ましい。さらに1.4〜3であることが好ましい。なお、ポリ乳酸系高分子の重量平均分子量Mwと、分子量分布(Mw/Mn)は、ゲル浸透クロマトグラフ(GPC)を用い、下記GPC測定方法により、測定される。   Further, the molecular weight distribution (Mw / Mn) of the optically active polymer is preferably 1.1 to 5, and more preferably 1.2 to 4, from the viewpoint of the strength of the polymer piezoelectric film. Furthermore, it is preferable that it is 1.4-3. The weight average molecular weight Mw and molecular weight distribution (Mw / Mn) of the polylactic acid polymer are measured by gel permeation chromatography (GPC) by the following GPC measurement method.

−GPC測定装置−
Waters社製GPC−100
−カラム−
昭和電工社製、Shodex LF−804
−サンプルの調製−
ポリ乳酸系高分子を40℃で溶媒(例えば、クロロホルム)へ溶解させ、濃度1mg/mLのサンプル溶液を準備する。
−測定条件−
サンプル溶液0.1mLを溶媒〔クロロホルム〕、温度40℃、1mL/分の流速でカラムに導入する。
-GPC measuring device-
Waters GPC-100
-Column-
Made by Showa Denko KK, Shodex LF-804
-Sample preparation-
A polylactic acid polymer is dissolved in a solvent (for example, chloroform) at 40 ° C. to prepare a sample solution having a concentration of 1 mg / mL.
-Measurement conditions-
0.1 mL of the sample solution is introduced into the column at a solvent [chloroform], a temperature of 40 ° C., and a flow rate of 1 mL / min.

カラムで分離されたサンプル溶液中のサンプル濃度を示差屈折計で測定する。ポリスチレン標準試料にてユニバーサル検量線を作成し、ポリ乳酸系高分子の重量平均分子量(Mw)および分子量分布(Mw/Mn)を算出する。   The sample concentration in the sample solution separated by the column is measured with a differential refractometer. A universal calibration curve is created with a polystyrene standard sample, and the weight average molecular weight (Mw) and molecular weight distribution (Mw / Mn) of the polylactic acid polymer are calculated.

ポリ乳酸系高分子は、市販のポリ乳酸を用いてもよい。市販のポリ乳酸としては、例えば、PURAC社製のPURASORB(PD、PL)、三井化学社製のLACEA(H−100、H−400)、NatureWorks LLC社製のIngeoTM biopolymer、等が挙げられる。Commercially available polylactic acid may be used as the polylactic acid polymer. Commercially available polylactic acid, for example, PURAC Co. PURASORB (PD, PL), manufactured by Mitsui Chemicals, Inc. of LACEA (H-100, H- 400), NatureWorks LLC Corp. Ingeo TM Biopolymer, and the like.

光学活性高分子としてポリ乳酸系樹脂を用いるとき、ポリ乳酸系樹脂の重量平均分子量(Mw)を5万以上とするためには、ラクチド法、または直接重合法により光学活性高分子を製造することが好ましい。   When a polylactic acid resin is used as the optically active polymer, the optically active polymer should be produced by the lactide method or the direct polymerization method in order to increase the weight average molecular weight (Mw) of the polylactic acid resin to 50,000 or more. Is preferred.

本実施形態に係る高分子圧電フィルムは、既述の光学活性高分子を1種のみ含んでいてもよいし、2種以上含んでいてもよい。
本実施形態に係る高分子圧電フィルムにおいて、光学活性高分子(ヘリカルキラル高分子)の含有量(2種以上である場合には総含有量。以下同じ。)には特に制限はないが、高分子圧電フィルム全質量に対して、80質量%以上であることが好ましい。
上記含有量が80質量%以上であることにより、圧電定数がより大きくなる傾向がある。
The polymer piezoelectric film according to this embodiment may contain only one kind of the optically active polymer described above, or may contain two or more kinds.
In the polymer piezoelectric film according to the present embodiment, the content of the optically active polymer (helical chiral polymer) (the total content in the case of two or more types; the same shall apply hereinafter) is not particularly limited. It is preferable that it is 80 mass% or more with respect to the molecular piezoelectric film total mass.
When the content is 80% by mass or more, the piezoelectric constant tends to be larger.

(安定化剤)
本実施形態に係る高分子圧電フィルムは、安定化剤として、カルボジイミド基、エポキシ基、およびイソシアネート基からなる群より選ばれる1種類以上の官能基を有する重量平均分子量が200〜60000の化合物を含有してもよい。
これにより、光学活性高分子(ヘリカルキラル高分子)の加水分解反応を抑制し、得られるフィルムの耐湿熱性をより向上させることができる。
安定化剤については、国際公開第2013/054918号パンフレットの段落0039〜0055の記載を適宜参照できる。
(Stabilizer)
The polymeric piezoelectric film according to the present embodiment contains a compound having a weight average molecular weight of 200 to 60000 having at least one functional group selected from the group consisting of a carbodiimide group, an epoxy group, and an isocyanate group as a stabilizer. May be.
Thereby, the hydrolysis reaction of the optically active polymer (helical chiral polymer) can be suppressed, and the moisture and heat resistance of the resulting film can be further improved.
Regarding the stabilizer, the description in paragraphs 0039 to 0055 of International Publication No. 2013/054918 pamphlet can be appropriately referred to.

(酸化防止剤)
また、本実施形態に係る高分子圧電フィルムは、酸化防止剤を含有してもよい。酸化防止剤は、ヒンダードフェノール系化合物、ヒンダードアミン系化合物、ホスファイト系化合物、チオエーテル系化合物から選ばれる少なくとも1種の化合物である。
また、酸化防止剤として、ヒンダードフェノール系化合物またはヒンダードアミン系化合物を用いることが好ましい。これにより、耐湿熱性および透明性にも優れる高分子圧電フィルムを提供することができる。
(Antioxidant)
Moreover, the polymer piezoelectric film according to the present embodiment may contain an antioxidant. The antioxidant is at least one compound selected from a hindered phenol compound, a hindered amine compound, a phosphite compound, and a thioether compound.
Moreover, it is preferable to use a hindered phenol compound or a hindered amine compound as the antioxidant. Thereby, the polymeric piezoelectric film which is excellent also in heat-and-moisture resistance and transparency can be provided.

(その他の成分)
本実施形態に係る高分子圧電フィルムは、本発明の効果を損なわない限度において、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレン樹脂やポリスチレン樹脂に代表される公知の樹脂や、シリカ、ヒドロキシアパタイト、モンモリロナイト等の無機フィラー、フタロシアニン等の公知の結晶核剤等、その他の成分を含有していてもよい。
なお、高分子圧電フィルムがヘリカルキラル高分子以外の成分を含む場合、ヘリカルキラル高分子以外の成分の含有量は、高分子圧電フィルム全質量に対して、20質量%以下であることが好ましく、10質量%以下であることがより好ましい。
(Other ingredients)
The polymer piezoelectric film according to the present embodiment is a known resin typified by polyvinylidene fluoride, polyethylene resin and polystyrene resin, inorganic fillers such as silica, hydroxyapatite, and montmorillonite, as long as the effects of the present invention are not impaired. It may contain other components such as a known crystal nucleating agent such as phthalocyanine.
When the polymer piezoelectric film contains a component other than the helical chiral polymer, the content of the component other than the helical chiral polymer is preferably 20% by mass or less based on the total mass of the polymer piezoelectric film, More preferably, it is 10 mass% or less.

本実施形態の高分子圧電フィルムは、本実施形態の効果を損なわない限度において、既述の光学活性高分子(即ち、重量平均分子量(Mw)が5万〜100万である光学活性を有するヘリカルキラル高分子)以外のヘリカルキラル高分子を含んでいてもよい。   The polymer piezoelectric film of the present embodiment is an optically active polymer as described above (that is, a helical having an optical activity having a weight average molecular weight (Mw) of 50,000 to 1,000,000) as long as the effects of the present embodiment are not impaired. A helical chiral polymer other than (chiral polymer) may be included.

−無機フィラー−
本実施形態の高分子圧電フィルムは、無機フィラーを少なくとも1種含有していてもよい。
例えば、高分子圧電フィルムを、気泡等のボイドの発生を抑えた透明なフィルムとするために、高分子圧電フィルム中に、ヒドロキシアパタイト等の無機フィラーをナノ分散してもよいが、無機フィラーをナノ分散させるためには、凝集塊の解砕に大きなエネルギーが必要であり、また、無機フィラーがナノ分散しない場合、フィルムの透明度が低下する場合がある。従って、本実施形態に係る高分子圧電フィルムが無機フィラーを含有するときは、高分子圧電フィルム全質量に対する無機フィラーの含有量は、1質量%未満とすることが好ましい。
なお、高分子圧電フィルムが光学活性高分子以外の成分を含む場合、光学活性高分子以外の成分の含有量は、高分子圧電フィルム全質量に対して、20質量%以下であることが好ましく、10質量%以下であることがより好ましい。
-Inorganic filler-
The polymer piezoelectric film of the present embodiment may contain at least one inorganic filler.
For example, an inorganic filler such as hydroxyapatite may be nano-dispersed in the polymer piezoelectric film in order to make the polymer piezoelectric film a transparent film in which voids such as bubbles are suppressed. In order to make nano-dispersion, a large energy is required for crushing the aggregate, and when the inorganic filler is not nano-dispersed, the transparency of the film may be lowered. Therefore, when the polymer piezoelectric film according to this embodiment contains an inorganic filler, the content of the inorganic filler with respect to the total mass of the polymer piezoelectric film is preferably less than 1% by mass.
When the polymer piezoelectric film contains components other than the optically active polymer, the content of components other than the optically active polymer is preferably 20% by mass or less based on the total mass of the polymer piezoelectric film, More preferably, it is 10 mass% or less.

−結晶促進剤(結晶核剤)−
本実施形態の高分子圧電フィルムは、結晶促進剤(結晶核剤)を少なくとも1種含有していてもよい。
結晶促進剤(結晶核剤)としては、結晶化促進の効果が認められるものであれば、特に限定されないが、光学活性高分子の結晶格子の面間隔に近い面間隔を持つ結晶構造を有する物質を選択することが望ましい。面間隔が近い物質ほど核剤としての効果が高いからである。例えば、光学活性高分子としてポリ乳酸系樹脂を用いた場合、有機系物質であるフェニルスルホン酸亜鉛、ポリリン酸メラミン、メラミンシアヌレート、フェニルホスホン酸亜鉛、フェニルホスホン酸カルシウム、フェニルホスホン酸マグネシウム、無機系物質のタルク、クレー等が挙げられる。それらのうちでも、最も面間隔がポリ乳酸の面間隔に類似し、良好な結晶形成促進効果が得られるフェニルホスホン酸亜鉛が好ましい。なお、使用する結晶促進剤は、市販されているものを用いることができる。具体的には例えば、フェニルホスホン酸亜鉛;エコプロモート(日産化学工業(株)製)等が挙げられる。
-Crystal accelerator (crystal nucleating agent)-
The polymer piezoelectric film of the present embodiment may contain at least one crystallization accelerator (crystal nucleating agent).
The crystal accelerator (crystal nucleator) is not particularly limited as long as the effect of promoting crystallization is recognized, but is a substance having a crystal structure having a face spacing close to the face spacing of the crystal lattice of the optically active polymer. It is desirable to select. This is because a substance with a close spacing is more effective as a nucleating agent. For example, when a polylactic acid resin is used as the optically active polymer, the organic substances zinc phenylsulfonate, melamine polyphosphate, melamine cyanurate, zinc phenylphosphonate, calcium phenylphosphonate, magnesium phenylphosphonate, inorganic Examples thereof include talc and clay. Among them, zinc phenylphosphonate is most preferable because the face spacing is most similar to the face spacing of polylactic acid and provides a good crystal formation promoting effect. In addition, the commercially available crystal accelerator can be used. Specific examples include zinc phenylphosphonate; Eco Promote (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) and the like.

結晶核剤の含有量は、光学活性高分子100質量部に対して通常0.01質量部〜1.0質量部、好ましくは0.01質量部〜0.5質量部、より良好な結晶促進効果とバイオマス度維持の観点から特に好ましくは0.02質量部〜0.2質量部である。
結晶核剤の上記含有量が0.01質量部以上であると、結晶促進の効果がより効果的に得られる。結晶核剤の上記含有量が1.0質量部未満であると、結晶化速度をより制御しやすい。
The content of the crystal nucleating agent is usually 0.01 parts by weight to 1.0 parts by weight, preferably 0.01 parts by weight to 0.5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the optically active polymer. From a viewpoint of an effect and a biomass degree maintenance, Most preferably, it is 0.02 mass part-0.2 mass part.
When the content of the crystal nucleating agent is 0.01 parts by mass or more, the effect of promoting crystallization can be more effectively obtained. When the content of the crystal nucleating agent is less than 1.0 part by mass, the crystallization rate can be more easily controlled.

なお、高分子圧電フィルムは、透明性の観点からは、光学活性を有するヘリカルキラル高分子以外の成分を含まないことが好ましい。   In addition, it is preferable that a polymeric piezoelectric film does not contain components other than the helical chiral polymer | macromolecule which has optical activity from a transparency viewpoint.

〔屈折率〕
本実施形態に係る高分子圧電フィルムは、フィルム面内の遅相軸方向の屈折率をnx 、フィルム面内の進相軸の屈折率をny 、フィルムの厚さ方向の屈折率をnz とし、Nz係数=(nx −nz )/(nx −ny )としたとき、Nz係数が1.108〜1.140の範囲にある。
なお、本明細書では、nは、波長589nmにおけるフィルムの主面内の遅相軸方向の屈折率であり、nは、波長589nmにおけるフィルムの主面内の進相軸方向の屈折率であり、nzは、波長589nmにおけるフィルムの厚さ方向の屈折率である。
(Refractive index)
Polymeric piezoelectric film according to the present embodiment, the refractive index in a slow axis direction in the film plane n x, the refractive index n y in the fast axis in the film plane, the refractive index in the thickness direction of the film n and it is z, when the Nz coefficient = (n x -n z) / (n x -n y), Nz coefficient is in the range of 1.108 to 1.140.
In this specification, n x is the refractive index in a slow axis direction of the main surface of the film at a wavelength of 589nm, n y is the fast axis direction refractive index in the main surface of the film at a wavelength of 589nm in and, n z is the refractive index in the thickness direction of the film at a wavelength of 589 nm.

高分子圧電フィルムの屈折率は、市販の屈折計を用いて測定すればよく、例えば、ATAGO社製の多波長アッベ屈折計、DR−Mシリーズなどを用いて測定すればよい。   The refractive index of the polymer piezoelectric film may be measured using a commercially available refractometer, for example, a multi-wavelength Abbe refractometer manufactured by ATAGO, DR-M series, or the like.

Nz係数は、1.108〜1.140の範囲にあればよいが、1.109〜1.130の範囲にあることが好ましく、1.110〜1.120の範囲にあることがより好ましい。   The Nz coefficient may be in the range of 1.108 to 1.140, but is preferably in the range of 1.109 to 1.130, and more preferably in the range of 1.110 to 1.120.

また、nは、上記Nz係数が1.108〜1.140の範囲を満たすことが可能な値であれば特に限定されないが、1.4720〜1.4760の範囲にあることが好ましく、1.4720〜1.4740の範囲にあることがより好ましく、1.4720〜1.4730の範囲にあることが更に好ましい。Further, n x is the Nz coefficient is not particularly limited as long as the value that can meet the range of 1.108 to 1.140, preferably in the range of 1.4720 to 1.4760, 1 More preferably in the range of 4720 to 1.4740, and still more preferably in the range of 1.4720 to 1.4730.

は、上記Nz係数が1.108〜1.140の範囲を満たすことが可能な値であれば特に限定されないが、1.4500〜1.4550の範囲にあることが好ましく、1.4510〜1.4530の範囲にあることがより好ましい。また、nは、上記Nz係数が1.108〜1.140の範囲を満たすことが可能な値であれば特に限定されないが、1.4450〜1.4530の範囲にあることが好ましく、1.4480超1.4500未満の範囲にあることがより好ましい。n y is the Nz coefficient is not particularly limited as long as the value that can meet the range of 1.108 to 1.140, preferably in the range of 1.4500 to 1.4550, 1.4510 More preferably, it is in the range of ~ 1.4530. Further, n z is the Nz coefficient is not particularly limited as long as the value that can meet the range of 1.108 to 1.140, preferably in the range of 1.4450 to 1.4530, 1 More preferably, it is in the range of more than 4480 and less than 1.4500.

〔結晶化度〕
高分子圧電フィルムの結晶化度は、DSC法によって求められるものであり、本実施形態の高分子圧電フィルムの結晶化度は20%〜80%であり、30%〜70%が好ましく、35%〜60%がより好ましい。前記範囲に結晶化度があれば、高分子圧電フィルムの圧電性、透明性、縦裂強度のバランスがよく、また高分子圧電フィルムを延伸するときに、白化や破断がおきにくく製造しやすい。
結晶化度が20%以上であることにより、高分子圧電フィルムの圧電性が高く維持される。
また、結晶化度が80%以下であることにより、縦裂強度および透明性が低下することを抑制できる。
[Crystallinity]
The crystallinity of the polymer piezoelectric film is determined by the DSC method, and the crystallinity of the polymer piezoelectric film of the present embodiment is 20% to 80%, preferably 30% to 70%, preferably 35%. -60% is more preferable. If the crystallinity is within the above range, the piezoelectricity, transparency, and longitudinal tear strength of the polymer piezoelectric film are well balanced, and when the polymer piezoelectric film is stretched, whitening and breakage are unlikely to occur and it is easy to manufacture.
When the degree of crystallinity is 20% or more, the piezoelectricity of the polymer piezoelectric film is maintained high.
Moreover, it can suppress that a longitudinal crack strength and transparency fall because a crystallinity degree is 80% or less.

本実施形態では、例えば、高分子圧電フィルムを製造する際の結晶化および延伸の条件を調整することにより、高分子圧電フィルムの結晶化度を20%〜80%の範囲に調整することができる。   In this embodiment, for example, the crystallinity of the polymer piezoelectric film can be adjusted to a range of 20% to 80% by adjusting the crystallization and stretching conditions when the polymer piezoelectric film is manufactured. .

〔規格化分子配向MORc〕
上記規格化分子配向MORcは、ヘリカルキラル高分子の配向の度合いを示す指標である「分子配向度MOR」に基づいて定められる値である。
ここで、分子配向度MOR(Molecular Orientation Ratio)は、以下のようなマイクロ波測定法により測定される。すなわち、高分子圧電フィルム(試料)を、周知のマイクロ波分子配向度測定装置(マイクロ波透過型分子配向計ともいう)のマイクロ波共振導波管中に、マイクロ波の進行方向に高分子圧電フィルムの面(フィルム面)が垂直になるように配置する。そして、振動方向が一方向に偏ったマイクロ波を試料に連続的に照射した状態で、試料をマイクロ波の進行方向と垂直な面内で0〜360°回転させて、試料を透過したマイクロ波強度を測定することにより分子配向度MORを求める。
[Standardized molecular orientation MORc]
The normalized molecular orientation MORc is a value determined based on “molecular orientation degree MOR” which is an index indicating the degree of orientation of the helical chiral polymer.
Here, the molecular orientation degree MOR (Molecular Orientation Ratio) is measured by the following microwave measurement method. That is, a polymer piezoelectric film (sample) is placed in a microwave resonant waveguide of a well-known microwave molecular orientation measuring device (also referred to as a microwave transmission type molecular orientation meter) in the microwave traveling direction. Arrange so that the film surface (film surface) is vertical. Then, in a state where the sample is continuously irradiated with the microwave whose vibration direction is biased in one direction, the sample is rotated by 0 to 360 ° in a plane perpendicular to the traveling direction of the microwave, and the microwave transmitted through the sample is transmitted. The degree of molecular orientation MOR is determined by measuring the strength.

本実施形態における規格化分子配向MORcとは、基準厚さtcを50μmとしたときのMOR値であって、下記式により求めることができる。
MORc = (tc/t)×(MOR−1)+1
(tc:補正したい基準厚さ、t:試料厚さ)
規格化分子配向MORcは、公知の分子配向計、例えば王子計測機器株式会社製マイクロ波方式分子配向計MOA−2012AやMOA−6000等により、4GHzもしくは12GHz近傍の共振周波数で測定することができる。
The normalized molecular orientation MORc in the present embodiment is a MOR value when the reference thickness tc is 50 μm, and can be obtained by the following equation.
MORc = (tc / t) × (MOR-1) +1
(Tc: reference thickness to be corrected, t: sample thickness)
The normalized molecular orientation MORc can be measured with a known molecular orientation meter such as a microwave molecular orientation meter MOA-2012A or MOA-6000 manufactured by Oji Scientific Instruments Co., Ltd., at a resonance frequency in the vicinity of 4 GHz or 12 GHz.

本実施形態の高分子圧電フィルムは、規格化分子配向MORcが1.0〜15.0であることが好ましく、3.5〜10.0であることがより好ましく、4.0〜8.0であることがさらに好ましい。
規格化分子配向MORcが1.0以上であれば、延伸方向に配列する光学活性高分子の分子鎖(例えばポリ乳酸分子鎖)が多く、その結果、配向結晶の生成する率が高くなり、より高い圧電性を発現することが可能となる。
規格化分子配向MORcが15.0以下であれば、分子配向するヘリカルキラル高分子の分子鎖が多すぎることによる透明性の低下が抑制され、その結果、高分子圧電フィルムの透明性が高く維持される。さらに、規格化分子配向MORcが15.0以下であれば、縦裂強度が更に向上する。
The polymer piezoelectric film of this embodiment preferably has a normalized molecular orientation MORc of 1.0 to 15.0, more preferably 3.5 to 10.0, and 4.0 to 8.0. More preferably.
If the normalized molecular orientation MORc is 1.0 or more, there are many optically active polymer molecular chains (for example, polylactic acid molecular chains) arranged in the stretching direction, and as a result, the rate of formation of oriented crystals increases. High piezoelectricity can be expressed.
If the normalized molecular orientation MORc is 15.0 or less, a decrease in transparency due to too many molecular chains of the helical chiral polymer that undergoes molecular orientation is suppressed, and as a result, the transparency of the polymer piezoelectric film remains high. Is done. Furthermore, if the normalized molecular orientation MORc is 15.0 or less, the longitudinal crack strength is further improved.

〔規格化分子配向MORcと結晶化度との積〕
本実施形態において、高分子圧電フィルムの結晶化度と規格化分子配向MORcとの積は40〜700である。この範囲に調整することで、高分子圧電フィルムの圧電性と透明性とのバランスが良好であり、かつ寸法安定性も高く、縦裂強度(即ち、特定方向についての引裂強さ)の低下が抑制される。
高分子圧電フィルムの規格化分子配向MORcと結晶化度との積は、好ましくは75〜600、より好ましくは100〜500、さらに好ましくは125〜400、特に好ましくは150〜300である。
[Product of normalized molecular orientation MORc and crystallinity]
In this embodiment, the product of the crystallinity of the polymer piezoelectric film and the normalized molecular orientation MORc is 40 to 700. By adjusting to this range, the balance between the piezoelectricity and transparency of the polymer piezoelectric film is good, the dimensional stability is high, and the longitudinal tear strength (that is, the tear strength in a specific direction) is reduced. It is suppressed.
The product of the normalized molecular orientation MORc and the crystallinity of the polymer piezoelectric film is preferably 75 to 600, more preferably 100 to 500, still more preferably 125 to 400, and particularly preferably 150 to 300.

例えば、高分子圧電フィルムを製造する際の結晶化および延伸の条件を調整することにより、上記の積を上記範囲に調整することができる。   For example, the above product can be adjusted to the above range by adjusting the crystallization and stretching conditions in producing the polymer piezoelectric film.

また、規格化分子配向MORcは、高分子圧電フィルムを製造する際の結晶化の条件(例えば、加熱温度および加熱時間)および延伸の条件(例えば、延伸温度および延伸速度)によって制御されうる。   Further, the normalized molecular orientation MORc can be controlled by crystallization conditions (for example, heating temperature and heating time) and stretching conditions (for example, stretching temperature and stretching speed) at the time of producing the polymer piezoelectric film.

なお、規格化分子配向MORcは、位相差量(レターデーション)をフィルムの厚さで除した複屈折率Δnに変換することもできる。
具体的には、レターデーションは大塚電子株式会社製RETS100を用いて測定することができる。またMORcとΔnとは大凡、直線的な比例関係にあり、かつΔnが0の場合、MORcは1になる。
The normalized molecular orientation MORc can be converted into a birefringence Δn obtained by dividing the retardation amount (retardation) by the thickness of the film.
Specifically, retardation can be measured using RETS100 manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd. MORc and Δn are approximately in a linear proportional relationship, and when Δn is 0, MORc is 1.

〔圧電定数d14(応力−電荷法)〕
高分子圧電フィルムの圧電性は、例えば、高分子圧電フィルムの圧電定数d14を測定することによって評価することができる。
以下、応力−電荷法による圧電定数d14の測定方法の一例について説明する。
[Piezoelectric constant d 14 (stress-charge method)]
Piezoelectricity of polymeric piezoelectric film, for example, can be assessed by measuring the piezoelectric constant d 14 of the piezoelectric polymer film.
Hereinafter, the stress - describing an example of a method for measuring a piezoelectric constant d 14 due to charge method.

まず、高分子圧電フィルムを、延伸方向(MD方向)に対して45°なす方向に150mm、45°なす方向に直交する方向に50mmにカットして、矩形の試験片を作製する。次に、昭和真空SIP−600の試験台に得られた試験片をセットし、アルミニウム(以下、Alとする)の蒸着厚が約50nmとなるように、試験片の一方の面にAlを蒸着する。次いで試験片の他方の面に同様に蒸着して、試験片の両面にAlを被覆し、Alの導電層を形成する。   First, the polymer piezoelectric film is cut to 150 mm in a direction formed by 45 ° with respect to the stretching direction (MD direction) and 50 mm in a direction orthogonal to the direction formed by 45 ° to produce a rectangular test piece. Next, set the test piece obtained on the test stand of Showa Vacuum SIP-600, and deposit Al on one surface of the test piece so that the deposition thickness of aluminum (hereinafter referred to as Al) is about 50 nm. To do. Next, vapor deposition is similarly performed on the other side of the test piece, and Al is coated on both sides of the test piece to form an Al conductive layer.

両面にAlの導電層が形成された150mm×50mmの試験片を、高分子圧電フィルムの延伸方向(MD方向)に対して45°なす方向に120mm、45°なす方向に直交する方向に10mmにカットして、120mm×10mmの矩形のフィルムを切り出す。これを、圧電定数測定用サンプルとする。   A test piece of 150 mm x 50 mm with an Al conductive layer formed on both sides is 120 mm in a direction of 45 ° with respect to the stretching direction (MD direction) of the polymer piezoelectric film, and 10 mm in a direction perpendicular to the direction of 45 °. Cut and cut out a rectangular film of 120 mm × 10 mm. This is a piezoelectric constant measurement sample.

得られたサンプルを、チャック間距離70mmとした引張試験機(AND社製、TENSILON RTG−1250)に、弛まないようにセットする。クロスヘッド速度5mm/minで、印加力が4Nと9N間を往復するように周期的に力を加える。このとき印加力に応じてサンプルに発生する電荷量を測定するため、静電容量Qm(F)のコンデンサーをサンプルに並列に接続し、このコンデンサーCm(95nF)の端子間電圧Vを、バッファアンプを介して測定する。以上の測定は25℃の温度条件下で行う。発生電荷量Q(C)は、コンデンサー容量Cmと端子間電圧Vmとの積として計算する。圧電定数d14は下式により計算される。
14=(2×t)/L×Cm・ΔVm/ΔF
t:サンプル厚(m)
L:チャック間距離(m)
Cm:並列接続コンデンサー容量(F)
ΔVm/ΔF:力の変化量に対する、コンデンサー端子間の電圧変化量比
The obtained sample is set in a tensile tester (manufactured by AND, TENSILON RTG-1250) with a distance between chucks of 70 mm so as not to be loosened. The force is periodically applied so that the applied force reciprocates between 4N and 9N at a crosshead speed of 5 mm / min. At this time, in order to measure the amount of charge generated in the sample according to the applied force, a capacitor having a capacitance Qm (F) is connected in parallel to the sample, and the voltage V between the terminals of the capacitor Cm (95 nF) is converted into a buffer amplifier. Measure through. The above measurement is performed under a temperature condition of 25 ° C. The generated charge amount Q (C) is calculated as the product of the capacitor capacitance Cm and the terminal voltage Vm. Piezoelectric constant d 14 is calculated by the following equation.
d 14 = (2 × t) / L × Cm · ΔVm / ΔF
t: Sample thickness (m)
L: Distance between chucks (m)
Cm: Capacitor capacity in parallel (F)
ΔVm / ΔF: Ratio of change in voltage between capacitor terminals to change in force

圧電定数d14は高ければ高いほど、高分子圧電フィルムに印加される電圧に対する高分子圧電フィルムの変位、逆に高分子圧電フィルムに印加される力に対し発生する電圧が大きくなり、高分子圧電フィルムとしては有用である。
具体的には、本実施形態における高分子圧電フィルムにおいて、25℃における応力−電荷法で測定した圧電定数d14は、1pC/N以上であり、3pC/N以上が好ましく、5pC/N以上がより好ましく、6pC/N以上がさらに好ましい。また圧電定数d14の上限は特に限定されないが、透明性などのバランスの観点からは、ヘリカルキラル高分子を用いた高分子圧電フィルムでは50pC/N以下が好ましく、30pC/N以下がより好ましい。
また、同様に透明性とのバランスの観点からは共振法で測定した圧電定数d14が15pC/N以下であることが好ましい。
The higher the piezoelectric constant d 14 is, the larger the displacement of the polymer piezoelectric film with respect to the voltage applied to the polymer piezoelectric film, and conversely, the voltage generated with respect to the force applied to the polymer piezoelectric film increases. It is useful as a film.
Specifically, in the polymeric piezoelectric film in the present embodiment, the stress at 25 ° C. - The piezoelectric constant d 14 measured by a charge method, and a 1 pC / N or more, preferably at least pC / N, at least 5 pC / N More preferably, 6 pC / N or more is more preferable. The upper limit of the piezoelectric constant d 14 is not particularly limited, from the viewpoint of the balance, such as transparency, preferably less 50pc / N is a polymer piezoelectric film using a helical chiral polymer, more preferably at most 30 pC / N.
From the viewpoint of the balance with similarly transparency is preferably a piezoelectric constant d 14 measured by a resonance method is not more than 15pC / N.

なお、本明細書中において、「MD方向」とはフィルムの流れる方向(Machine Direction)であり、「TD方向」とは、前記MD方向と直交し、フィルムの主面と平行な方向(Transverse Direction)である。   In the present specification, the “MD direction” is a direction in which the film flows (Machine Direction), and the “TD direction” is a direction perpendicular to the MD direction and parallel to the main surface of the film (Transverse Direction). ).

〔透明性(内部ヘイズ)〕
高分子圧電フィルムの透明性は、例えば、目視観察やヘイズ測定により評価することができる。
本実施形態の高分子圧電フィルムは、可視光線に対する内部ヘイズ(以下、単に「内部ヘイズ」ともいう)が40%以下であることが好ましく、20%以下であることがより好ましく、10%以下であることがさらに好ましく、5%以下であることがさらに好ましく、2.0%以下であることが特に好ましく、1.0%以下であることがもっとも好ましい。
本実施形態の高分子圧電フィルムの内部ヘイズは、低ければ低いほどよいが、圧電定数などとのバランスの観点からは、0.01%〜15%であることが好ましく、0.01%〜10%であることがより好ましく、0.1%〜5%であることがさらに好ましく、0.1%〜1.0%であることが特に好ましい。
[Transparency (internal haze)]
The transparency of the polymer piezoelectric film can be evaluated by, for example, visual observation or haze measurement.
In the polymer piezoelectric film of the present embodiment, the internal haze with respect to visible light (hereinafter also simply referred to as “internal haze”) is preferably 40% or less, more preferably 20% or less, and more preferably 10% or less. More preferably, it is more preferably 5% or less, particularly preferably 2.0% or less, and most preferably 1.0% or less.
The lower the internal haze of the polymer piezoelectric film of the present embodiment, the better. However, from the viewpoint of balance with the piezoelectric constant and the like, it is preferably 0.01% to 15%, preferably 0.01% to 10%. % Is more preferable, 0.1% to 5% is further preferable, and 0.1% to 1.0% is particularly preferable.

本実施形態において、「内部ヘイズ」とは、高分子圧電フィルムの外表面の形状によるヘイズを除外したヘイズを指す。
また、ここでいう「内部ヘイズ」は、高分子圧電フィルムに対して、JIS−K7105に準拠して、25℃で測定したときの値である。
In the present embodiment, “internal haze” refers to haze excluding haze due to the shape of the outer surface of the polymer piezoelectric film.
Further, the “internal haze” here is a value when measured at 25 ° C. in accordance with JIS-K7105 with respect to the polymer piezoelectric film.

より詳細には、内部ヘイズ(以下、「内部ヘイズH1」ともいう)は、以下のようにして測定された値を指す。
即ち、まず、シリコンオイルで満たした光路長10mmのセルについて、光路長方向のヘイズ(以下、「ヘイズH2」ともいう)を測定した。次いで、このセルのシリコンオイルに本実施形態の高分子圧電フィルムを、セルの光路長方向とフィルムの法線方向とが平行となるように浸漬させ、高分子圧電フィルムが浸漬されたセルの光路長方向のヘイズ(以下、「ヘイズH3」ともいう)を測定する。ヘイズH2およびヘイズH3は、いずれもJIS−K7105に準拠して25℃で測定する。
測定されたヘイズH2およびヘイズH3に基づき、下記式に従って内部ヘイズH1を求める。
内部ヘイズ(H1)=ヘイズ(H3)−ヘイズ(H2)
More specifically, the internal haze (hereinafter also referred to as “internal haze H1”) refers to a value measured as follows.
Specifically, first, a haze in the optical path length direction (hereinafter also referred to as “haze H2”) was measured for a cell having an optical path length of 10 mm filled with silicon oil. Next, the polymer piezoelectric film of this embodiment is immersed in the silicon oil of the cell so that the optical path length direction of the cell and the normal direction of the film are parallel, and the optical path of the cell in which the polymer piezoelectric film is immersed The haze in the long direction (hereinafter also referred to as “haze H3”) is measured. Both haze H2 and haze H3 are measured at 25 ° C. according to JIS-K7105.
Based on the measured haze H2 and haze H3, the internal haze H1 is obtained according to the following formula.
Internal haze (H1) = Haze (H3) -Haze (H2)

ヘイズH2およびヘイズH3の測定は、例えばヘイズ測定機〔東京電色社製、TC−HIII DPK〕を用いて行うことができる。
また、シリコンオイルとしては、例えば、信越化学工業(株)製の「信越シリコーン(商標)、型番KF−96−100CS」を用いることができる。
The measurement of haze H2 and haze H3 can be performed using, for example, a haze measuring machine [manufactured by Tokyo Denshoku Co., Ltd., TC-HIII DPK].
Moreover, as the silicone oil, for example, “Shin-Etsu Silicone (trademark), model number KF-96-100CS” manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. can be used.

〔引裂強さ〕
本実施形態の高分子圧電フィルムの引裂強さ(縦裂強度)は、JIS K 7128−3の「プラスチックーフィルムおよびシートの引裂強さ」に記載の試験方法「直角形引裂法」に準拠して測定された引裂強さに基づいて評価される。
ここで、引張試験機のクロスヘッド速度は毎分200mmとし、引裂強さは下式より算出する。
T=F/d
上記式において、Tは引裂強さ(N/mm)、Fは最大引裂荷重、dは試験片の厚さ(mm)を表す。
[Tear strength]
The tear strength (longitudinal tear strength) of the polymer piezoelectric film of the present embodiment conforms to the test method “Right-angle tear method” described in “Tear strength of plastic film and sheet” of JIS K 7128-3. Is evaluated based on the measured tear strength.
Here, the crosshead speed of the tensile tester is 200 mm per minute, and the tear strength is calculated from the following equation.
T = F / d
In the above formula, T represents the tear strength (N / mm), F represents the maximum tear load, and d represents the thickness (mm) of the test piece.

〔寸法安定性〕
高分子圧電フィルムは、加熱下、特に後述するスピーカーやタッチパネルなどのデバイスや機器等に組み込まれ使用される環境下の温度での寸法変化率が低い方が好ましい。圧電材料の寸法がデバイスなどの使用環境下で変化すると、圧電材料に接続されている配線などの位置を動かし、デバイスなどの誤作動を引き起こす恐れがあるからである。高分子圧電フィルムの寸法安定性は、後述するようにデバイスなどの使用環境よりも少し高い温度である150℃で、10分間処理した前後の寸法変化率で評価される。寸法変化率は、10%以下が好ましく、5%以下がさらに好ましい。
(Dimensional stability)
The polymer piezoelectric film preferably has a low dimensional change rate under heating, particularly at the temperature of the environment in which the polymer piezoelectric film is incorporated and used in a device or device such as a speaker or a touch panel described later. This is because if the dimensions of the piezoelectric material change in the environment of use of the device or the like, the position of the wiring or the like connected to the piezoelectric material may be moved to cause malfunction of the device or the like. As will be described later, the dimensional stability of the polymer piezoelectric film is evaluated by the dimensional change rate before and after being treated for 10 minutes at 150 ° C., which is a temperature slightly higher than the usage environment of the device. The dimensional change rate is preferably 10% or less, and more preferably 5% or less.

また、本実施形態の高分子圧電フィルムの厚さには特に制限はないが、10μm〜400μmが好ましく、20μm〜200μmがより好ましく、20μm〜100μmが更に好ましく、20μm〜80μmが特に好ましい。   Moreover, there is no restriction | limiting in particular in the thickness of the polymeric piezoelectric film of this embodiment, 10 micrometers-400 micrometers are preferable, 20 micrometers-200 micrometers are more preferable, 20 micrometers-100 micrometers are more preferable, 20 micrometers-80 micrometers are especially preferable.

<高分子圧電フィルムの製造方法>
本発明の高分子圧電フィルムを製造する方法としては、前記結晶化度を20%〜80%に調整でき、かつ、前記規格化分子配向MORcと前記結晶化度との積を40〜700に調整でき、Nz係数が1.108〜1.140の範囲に調整できる方法であれば特に制限されない。
この方法として、例えば、既述の光学活性高分子を含む非晶状態のシートに対して結晶化および延伸(いずれが先であってもよい)を施す方法であって、前記結晶化および前記延伸の各条件を調整する方法を用いることができる。
なお、ここでいう「結晶化」は、後述の予備結晶化および後述のアニール処理を包含する概念である。
<Method for producing polymer piezoelectric film>
As a method for producing the polymer piezoelectric film of the present invention, the crystallinity can be adjusted to 20% to 80%, and the product of the normalized molecular orientation MORc and the crystallinity can be adjusted to 40 to 700. The method is not particularly limited as long as the Nz coefficient can be adjusted in the range of 1.108 to 1.140.
As this method, for example, crystallization and stretching (any of which may be first) are performed on an amorphous sheet containing the optically active polymer described above, and the crystallization and stretching It is possible to use a method of adjusting each of these conditions.
Here, “crystallization” is a concept including pre-crystallization described later and annealing treatment described later.

また、非晶状態のシートとは、光学活性高分子単体または光学活性高分子を含む混合物を、光学活性高分子の融点Tm以上の温度に加熱し、その後、急冷して得られたシートを示す。急冷する温度としては、例えば、50℃が挙げられる。   The amorphous sheet refers to a sheet obtained by heating an optically active polymer alone or a mixture containing the optically active polymer to a temperature equal to or higher than the melting point Tm of the optically active polymer and then rapidly cooling it. . An example of the rapid cooling temperature is 50 ° C.

本発明の高分子圧電フィルムを製造する方法において、高分子圧電フィルム(または非晶状態のシート)の原料としては、前記光学活性高分子(ポリ乳酸系高分子など)を1種単独で用いてもよいし、既述の光学活性高分子(ポリ乳酸系高分子など)の2種以上の混合物、または、既述の光学活性高分子の少なくとも1種とその他の成分の少なくとも1種との混合物を用いてもよい。
上述の混合物は、溶融混練して得られた混合物であることが好ましい。
具体的には、例えば、2種類以上の光学活性高分子を混合する場合や、1種類以上の光学活性高分子にその他の成分(例えば上述の無機フィラーや結晶核剤)を混合する場合は、混合する光学活性高分子を(必要に応じその他の成分とともに)、溶融混練機〔東洋精機製作所社製、ラボプラストミキサー〕を用い、ミキサー回転数30rpm〜70rpm、180℃〜250℃の条件で、5分〜20分間溶融混練することで、複数種の光学活性高分子のブレンド体や光学活性高分子と無機フィラーなどの他の成分とのブレンド体を得ることができる。
In the method for producing a polymer piezoelectric film of the present invention, the optically active polymer (such as a polylactic acid polymer) is used alone as a raw material for the polymer piezoelectric film (or an amorphous sheet). Alternatively, a mixture of two or more of the optically active polymers described above (such as polylactic acid polymers), or a mixture of at least one of the optically active polymers described above and at least one of the other components. May be used.
The above mixture is preferably a mixture obtained by melt-kneading.
Specifically, for example, when mixing two or more types of optically active polymers, or when mixing other components (for example, the above-described inorganic filler and crystal nucleating agent) with one or more types of optically active polymers, The optically active polymer to be mixed (along with other components as necessary), using a melt kneader (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd., Labo Plast Mixer), under conditions of mixer rotation speed 30 rpm to 70 rpm, 180 ° C. to 250 ° C., By melt-kneading for 5 to 20 minutes, a blend of a plurality of types of optically active polymers or a blend of optically active polymers and other components such as inorganic fillers can be obtained.

以下、本発明の高分子圧電フィルムの製造方法の実施形態について説明するが、本発明の高分子圧電フィルムを製造する方法は、下記実施形態に限定されることはない。   Hereinafter, although the embodiment of the manufacturing method of the polymer piezoelectric film of the present invention will be described, the method of manufacturing the polymer piezoelectric film of the present invention is not limited to the following embodiment.

本実施形態の高分子圧電フィルムの製造方法は、例えば、光学活性高分子(即ち、重量平均分子量が5万〜100万である光学活性を有するヘリカルキラル高分子)を含む非晶状態のシートを加熱して予備結晶化シートを得る第一の工程と、前記予備結晶化シートを二軸方向に延伸する(例えば、主として一軸方向に延伸しつつ同時または逐次的に前記延伸方向とは別の方向に延伸する)第二の工程と、を含む。   The method for producing a polymer piezoelectric film of the present embodiment includes, for example, an amorphous sheet containing an optically active polymer (that is, a helical chiral polymer having an optical activity with a weight average molecular weight of 50,000 to 1,000,000). A first step of obtaining a pre-crystallized sheet by heating and stretching the pre-crystallized sheet in a biaxial direction (for example, a direction different from the stretching direction simultaneously or sequentially while stretching mainly in a uniaxial direction) A second step).

また、本実施形態の高分子圧電フィルムの製造方法としては、第二の工程にて、延伸倍率が大きい方向の延伸倍率を主延伸倍率、延伸倍率が大きい方向に直交し、かつフィルム面と平行な方向の延伸倍率を副次的延伸倍率としたときに、主延伸倍率/副次的延伸倍率が3.0〜3.5を満たすように二軸方向に延伸することが好ましい。
これにより、DSC法で得られる結晶化度が20%〜80%であり、かつ、マイクロ波透過型分子配向計で測定される基準厚さを50μmとしたときの規格化分子配向MORcと前記結晶化度との積が40〜700であり、Nz係数が1.108〜1.140の範囲にある高分子圧電フィルムを好適に製造することができる。
Moreover, as a method for producing the polymer piezoelectric film of the present embodiment, in the second step, the draw ratio in the direction with a large draw ratio is orthogonal to the main draw ratio, the direction in which the draw ratio is large, and parallel to the film surface. When the stretching ratio in one direction is the secondary stretching ratio, it is preferable to stretch in the biaxial direction so that the main stretching ratio / secondary stretching ratio satisfies 3.0 to 3.5.
Thus, the normalized molecular orientation MORc and the crystal when the crystallinity obtained by DSC method is 20% to 80% and the reference thickness measured by a microwave transmission type molecular orientation meter is 50 μm. A polymer piezoelectric film having a product of the degree of conversion of 40 to 700 and an Nz coefficient of 1.108 to 1.140 can be preferably produced.

一般的に、延伸時にフィルムにかける力を増やすことで、光学活性高分子の配向が促進されて圧電定数が大きくなる一方で、結晶化が進み、結晶サイズが大きくなることで内部ヘイズも大きくなる傾向にある。また、内部応力の増加により寸法変化率も増加する傾向がある。単純にフィルムに力をかけた場合、球晶のように配向していない結晶が形成される。球晶のような配向が低い結晶は、内部ヘイズを上げるものの圧電定数の増加には寄与しにくい。
よって、圧電定数が高く、内部ヘイズが低いフィルムを形成するためには、圧電定数に寄与する配向結晶を、内部ヘイズを増大させない程度の微小サイズで効率よく形成することが好ましい。
In general, increasing the force applied to the film during stretching promotes the orientation of the optically active polymer and increases the piezoelectric constant, while crystallization progresses and the crystal size increases, so that the internal haze increases. There is a tendency. In addition, the dimensional change rate tends to increase due to an increase in internal stress. If force is simply applied to the film, crystals that are not oriented like spherulites are formed. A crystal having a low orientation such as a spherulite increases the internal haze, but hardly contributes to an increase in piezoelectric constant.
Therefore, in order to form a film having a high piezoelectric constant and a low internal haze, it is preferable to efficiently form oriented crystals that contribute to the piezoelectric constant with a minute size that does not increase the internal haze.

上記の点から、例えば、延伸の前にシート内を予備結晶化させ微細な結晶(微結晶)を形成した予備結晶化シートを作製した後に、前記予備結晶化シートを延伸することにより、前記予備結晶化シート内部における微結晶と微結晶との間の結晶性が低い高分子部分に、延伸による力を効率よくかけることができる。これにより、光学活性高分子を主な延伸方向に効率よく配向させることができる。
具体的には、前記予備結晶化シートを延伸することにより、微結晶と微結晶との間の結晶性が低い高分子部分内に、微細な配向結晶が生成すると同時に、予備結晶化によって生成された球晶がくずれ、球晶を構成しているラメラ晶が、タイ分子鎖につながれた数珠繋ぎ状に延伸方向に配向する。これにより、所望の値のMORcを得ることができる。
このため、前記予備結晶化シートを延伸することにより、圧電定数を大きく低下させることなく、内部ヘイズが低いシートを得ることができる。さらに製造条件を調整することで寸法安定性に優れる高分子圧電フィルムを得ることができる。
From the above points, for example, after preparing the pre-crystallized sheet in which the inside of the sheet is pre-crystallized to form fine crystals (microcrystals) before stretching, the pre-crystallized sheet is stretched, thereby The stretching force can be efficiently applied to the polymer portion having low crystallinity between the microcrystals in the crystallized sheet. Thereby, the optically active polymer can be efficiently oriented in the main stretching direction.
Specifically, by stretching the pre-crystallized sheet, finely oriented crystals are formed in the polymer portion having low crystallinity between the microcrystals and at the same time generated by pre-crystallization. The spherulites are broken, and the lamellar crystals constituting the spherulites are oriented in the stretching direction in a daisy chain connected to the tie molecular chain. As a result, a desired value of MORc can be obtained.
For this reason, by extending | stretching the said precrystallized sheet, a sheet | seat with a low internal haze can be obtained, without reducing a piezoelectric constant largely. Furthermore, a polymer piezoelectric film having excellent dimensional stability can be obtained by adjusting the manufacturing conditions.

しかし、前記予備結晶化シートを延伸する方法では、延伸により予備結晶化シート内部の結晶性が低い部分の高分子鎖の絡み合いがほどけ延伸方向に分子鎖が並ぶため、延伸方向と略直交する方向からの力に対する引裂強さは向上するが、逆に延伸方向と略平行方向からの力に対する引裂強さが低下する場合がある。   However, in the method of stretching the pre-crystallized sheet, the polymer chains in the low-crystallinity portion inside the pre-crystallized sheet are unwound by stretching, and the molecular chains are aligned in the stretch direction. Although the tear strength with respect to the force from is improved, the tear strength with respect to the force from the direction substantially parallel to the stretching direction may be decreased.

以上の点に鑑み、本実施形態では、光学活性高分子を含む非晶状態のシートを加熱して予備結晶化シートを得る第一の工程と、前記予備結晶化シートを二軸方向に延伸する第二の工程と、を含む構成とする。
本実施形態では、第二の工程(延伸工程)において、圧電性を高めるために予備結晶化シートを延伸(主延伸ともいう)する際、同時にまたは逐次的に前記主延伸の延伸方向と交差する方向に予備結晶化シートを延伸(副次的延伸ともいう)する二軸延伸を行う。これにより、シート内の分子鎖を、主たる延伸の軸の方向だけでなく、主たる延伸の軸と交差する方向にも配向させることができるので、前記規格化分子配向MORcと前記結晶化度との積を、特定の範囲(具体的には40〜700)に好適に調整することができる。
その結果、圧電性を高め、透明性を維持しつつ、さらに縦裂強度をも向上させることができる。
In view of the above points, in the present embodiment, the first step of obtaining a pre-crystallized sheet by heating a non-crystalline sheet containing an optically active polymer, and stretching the pre-crystallized sheet in a biaxial direction. And a second step.
In the present embodiment, in the second step (stretching step), when the pre-crystallized sheet is stretched (also referred to as main stretching) in order to enhance piezoelectricity, it intersects with the stretching direction of the main stretching simultaneously or sequentially. Biaxial stretching is performed to stretch the pre-crystallized sheet in the direction (also referred to as secondary stretching). Thereby, since the molecular chain in the sheet can be oriented not only in the direction of the main stretching axis but also in the direction intersecting with the main stretching axis, the normalized molecular orientation MORc and the crystallinity The product can be suitably adjusted to a specific range (specifically, 40 to 700).
As a result, it is possible to increase the longitudinal crack strength while enhancing the piezoelectricity and maintaining the transparency.

規格化分子配向MORcを制御するには、第一の工程における非晶状態のシートの加熱時間および加熱温度、並びに、第二の工程における予備結晶化シートの延伸速度および延伸温度の調整が重要である。
また、前述のとおり、光学活性高分子は、分子構造が螺旋構造である分子光学活性を有する高分子である。
光学活性高分子を含む非晶状態のシートは、市場から入手可能なものでもよく、押出成形などの公知のフィルム成形手段で作製されたものでもよい。非晶状態のシートは単層であっても、多層であっても構わない。
In order to control the normalized molecular orientation MORc, it is important to adjust the heating time and heating temperature of the amorphous sheet in the first step, and the stretching speed and stretching temperature of the pre-crystallized sheet in the second step. is there.
As described above, the optically active polymer is a polymer having molecular optical activity in which the molecular structure is a helical structure.
The amorphous sheet containing the optically active polymer may be commercially available, or may be produced by a known film forming means such as extrusion. The amorphous sheet may be a single layer or a multilayer.

〔第一の工程(予備結晶化工程)〕
本実施形態における第一の工程は、光学活性高分子を含む非晶状態のシートを加熱して予備結晶化シートを得る工程である。
[First step (pre-crystallization step)]
The first step in this embodiment is a step of obtaining a pre-crystallized sheet by heating an amorphous sheet containing an optically active polymer.

本実施形態における第一の工程および第二の工程を通じた処理として、具体的には、1)非晶状態のシートを加熱処理して予備結晶化シートとし(以上、第一の工程)、得られた予備結晶化シートを延伸装置にセットして延伸する(以上、第二の工程)処理であってもよいし(オフライン処理)、または、2)非晶状態のシートを延伸装置にセットし、延伸装置にて加熱して予備結晶化シートとし(以上、第一の工程)、得られた予備結晶化シートを引き続きこの延伸装置にて延伸する(以上、第二の工程)処理であってもよい(インライン処理)。   Specifically, the treatment through the first step and the second step in the present embodiment is as follows: 1) Heat-treat the amorphous sheet to obtain a pre-crystallized sheet (the first step). The pre-crystallized sheet thus obtained may be set in a stretching apparatus and then stretched (the second process) (off-line processing), or 2) the amorphous sheet is set in a stretching apparatus. The pre-crystallized sheet is heated by a stretching device (above, the first step), and the obtained pre-crystallized sheet is subsequently stretched by the stretching device (the second step). It is good (inline processing).

第一の工程において、光学活性高分子を含む非晶状態のシートを予備結晶化するための加熱温度Tは特に限定されないが、製造される高分子圧電フィルムの圧電性や透明性など高める点で、光学活性高分子のガラス転移温度Tgと以下の式の関係を満たし、結晶化度が1%〜70%になるように設定される温度であることが好ましい。
Tg−40℃≦T≦Tg+40℃
(Tgは、光学活性高分子のガラス転移温度を表す。)
In the first step, the heating temperature T for pre-crystallizing the amorphous sheet containing the optically active polymer is not particularly limited. However, in terms of enhancing the piezoelectricity and transparency of the produced polymer piezoelectric film. The glass transition temperature Tg of the optically active polymer and the following formula are preferably satisfied, and the crystallinity is preferably set to 1% to 70%.
Tg−40 ° C. ≦ T ≦ Tg + 40 ° C.
(Tg represents the glass transition temperature of the optically active polymer.)

なお、ここでいう光学活性高分子のガラス転移温度Tg〔℃〕および前述した光学活性高分子の融点Tm〔℃〕は、前記示差走査型熱量計(DSC)を用い、光学活性高分子に対して、昇温速度10℃/分の条件で温度を上昇させたときの融解吸熱曲線から、曲線の屈曲点として得られるガラス転移温度(Tg)と、吸熱反応のピーク値として確認される温度(Tm)である。   Here, the glass transition temperature Tg [° C.] of the optically active polymer and the melting point Tm [° C.] of the optically active polymer mentioned above are calculated with respect to the optically active polymer using the above-mentioned differential scanning calorimeter (DSC). Thus, from the melting endothermic curve when the temperature is increased at a temperature rising rate of 10 ° C./min, the glass transition temperature (Tg) obtained as the inflection point of the curve and the temperature confirmed as the peak value of the endothermic reaction ( Tm).

第一の工程において、予備結晶化するための加熱処理時間は、所望の結晶化度を満たし、かつ延伸後(第二の工程後)の高分子圧電フィルムの規格化分子配向MORcと延伸後の高分子圧電フィルムの結晶化度との積が40〜700、好ましくは75〜600、より好ましくは100〜500、さらに好ましくは125〜400、特に好ましくは150〜300になるように調整されればよい。加熱処理時間が長くなると、延伸後の結晶化度も高くなり、延伸後の規格化分子配向MORcも高くなる。加熱処理時間が短くなると、延伸後の結晶化度も低くなり、延伸後の規格化分子配向MORcも低くなる。   In the first step, the heat treatment time for pre-crystallization satisfies the desired crystallinity and the normalized molecular orientation MORc of the polymer piezoelectric film after stretching (after the second step) and after stretching If the product with the crystallinity of the polymer piezoelectric film is adjusted to 40 to 700, preferably 75 to 600, more preferably 100 to 500, still more preferably 125 to 400, and particularly preferably 150 to 300. Good. As the heat treatment time becomes longer, the degree of crystallinity after stretching increases, and the normalized molecular orientation MORc after stretching also increases. When the heat treatment time is shortened, the degree of crystallinity after stretching also decreases, and the normalized molecular orientation MORc after stretching also decreases.

延伸前の予備結晶化シートの結晶化度が高くなると、シートが硬くなってより大きな延伸応力がシートにかかるので、前記シート中の結晶性が比較的低い部分も配向が強くなり、延伸後の規格化分子配向MORcも高くなると考えられる。逆に、延伸前の予備結晶化シートの結晶化度が低くなると、シートが柔らかくなって延伸応力がよりシートにかかりにくくなるので、前記シート中の結晶性が比較的低い部分も配向が弱くなり、延伸後の規格化分子配向MORcも低くなると考えられる。   When the degree of crystallization of the pre-crystallized sheet before stretching increases, the sheet becomes harder and a greater stretching stress is applied to the sheet, so that the portion with relatively low crystallinity in the sheet also becomes more oriented, and after stretching It is considered that the normalized molecular orientation MORc also increases. On the contrary, when the crystallinity of the pre-crystallized sheet before stretching becomes low, the sheet becomes soft and the stretching stress becomes more difficult to be applied to the sheet, so that the portion with relatively low crystallinity in the sheet becomes weakly oriented. The normalized molecular orientation MORc after stretching is also considered to be low.

加熱処理時間は、加熱処理温度、シートの厚み、シートを構成する樹脂の分子量、添加剤などの種類または量によって異なる。また、シートを結晶化させる実質的な加熱処理時間は、後述する延伸工程(第二工程)の前に行なってもよい予熱において、非晶状態のシートが結晶化する温度で予熱した場合、前記予熱時間と、予熱前の予備結晶化工程における加熱処理時間の和に相当する。   The heat treatment time varies depending on the kind or amount of the heat treatment temperature, the thickness of the sheet, the molecular weight of the resin constituting the sheet, the additive, and the like. In addition, the substantial heat treatment time for crystallizing the sheet is the preheating that may be performed before the stretching step (second step) described later, and when the amorphous sheet is preheated at a temperature for crystallization, This corresponds to the sum of the preheating time and the heat treatment time in the precrystallization step before preheating.

非晶状態のシートの加熱処理時間は、5秒〜60分が好ましく、製造条件の安定化という観点からは1分〜30分がより好ましい。例えば、光学活性高分子としてポリ乳酸系樹脂を含む非晶状態のシートを予備結晶化する場合は、20℃〜170℃で、5秒〜60分(好ましくは1分〜30分)加熱することが好ましい。   The heat treatment time for the amorphous sheet is preferably from 5 seconds to 60 minutes, and more preferably from 1 minute to 30 minutes from the viewpoint of stabilizing the production conditions. For example, when pre-crystallizing an amorphous sheet containing a polylactic acid resin as an optically active polymer, it is heated at 20 ° C. to 170 ° C. for 5 seconds to 60 minutes (preferably 1 minute to 30 minutes). Is preferred.

本実施形態において、延伸後のシートに効率的に圧電性、透明性、縦裂強度を付与するには、延伸前の予備結晶化シートの結晶化度を調整することが好ましい。
すなわち、延伸により圧電性などが向上する理由は、球晶状態にあると推測される、予備結晶化シート中の結晶性が比較的高い部分に延伸による応力が集中し、球晶が破壊されつつ配向することで圧電性(圧電定数d14)が向上する一方、球晶を介して延伸応力が結晶性の比較的低い部分にもかかり、この比較的低い部分の配向を促し、圧電性(圧電定数d14)を向上させるためと考えられるからである。
In this embodiment, in order to efficiently impart piezoelectricity, transparency, and longitudinal crack strength to the stretched sheet, it is preferable to adjust the crystallinity of the pre-crystallized sheet before stretching.
That is, the reason why the piezoelectricity and the like are improved by stretching is that the spherulite is presumed to be in a spherulitic state, stress due to stretching is concentrated in a portion having a relatively high crystallinity in the pre-crystallized sheet, and the spherulites are being destroyed. Orientation improves the piezoelectricity (piezoelectric constant d 14 ), while stretching stress is applied to a portion having a relatively low crystallinity via the spherulite, and the orientation of this relatively low portion is promoted, and the piezoelectricity (piezoelectricity) This is because the constant d 14 ) is considered to be improved.

延伸後のシートの結晶化度は、20%〜80%、好ましくは30%〜70%、より好ましくは35%〜60%になるように設定される。そのため、予備結晶化シートの延伸直前の結晶化度は1%〜70%、好ましくは2%〜60%になるように設定される。予備結晶化シートの結晶化度は、延伸後の本実施形態の高分子圧電フィルムの結晶化度の測定と同様に行なえばよい。   The degree of crystallinity of the stretched sheet is set to 20% to 80%, preferably 30% to 70%, more preferably 35% to 60%. Therefore, the crystallinity immediately before stretching of the pre-crystallized sheet is set to be 1% to 70%, preferably 2% to 60%. What is necessary is just to perform the crystallinity degree of a pre-crystallization sheet | seat similarly to the measurement of the crystallinity degree of the polymeric piezoelectric film of this embodiment after extending | stretching.

予備結晶化シートの厚みは、第二の工程の延伸により得ようとする高分子圧電フィルムの厚みと延伸倍率によって主に決められるが、好ましくは50μm〜1000μmであり、より好ましくは200μm〜800μm程度である。   The thickness of the pre-crystallized sheet is mainly determined by the thickness of the polymer piezoelectric film to be obtained by stretching in the second step and the stretching ratio, but is preferably 50 μm to 1000 μm, more preferably about 200 μm to 800 μm. It is.

〔第二の工程(延伸工程)〕
第二の工程(延伸工程)における延伸方法は特に制限されないが、配向結晶を形成するための延伸(主な延伸ともいう)と、前記延伸の方向に対して交差する方向に施す延伸と、を組み合わせた方法を用いることができる。高分子圧電フィルムを延伸することにより、主面の面積が大きな高分子圧電フィルムを得ることもできる。
[Second step (stretching step)]
The stretching method in the second step (stretching step) is not particularly limited. Stretching for forming oriented crystals (also referred to as main stretching) and stretching performed in a direction intersecting the direction of stretching. A combined method can be used. By stretching the polymer piezoelectric film, a polymer piezoelectric film having a large principal surface area can also be obtained.

本実施形態における主面の面積は、高分子圧電フィルムの主面の面積が5mm以上であることが好ましく、10mm以上であることがより好ましい。As for the area of the main surface in this embodiment, the area of the main surface of the polymer piezoelectric film is preferably 5 mm 2 or more, and more preferably 10 mm 2 or more.

高分子圧電フィルムを主に一方向に延伸することで、高分子圧電フィルムに含まれるポリ乳酸系高分子の分子鎖を、一方向に配向させ、かつ高密度に整列させることができ、より高い圧電性が得られると推測される。
一方、前述のように一方向のみに延伸した場合、シート内の高分子の分子鎖が主に延伸方向に配向するため、延伸方向と略直交方向からの力による縦裂強度が低下する恐れがある。
そこで、延伸工程において、圧電性を高めるための延伸(主延伸ともいう)をする際に、同時にまたは逐次的に、前記主延伸の方向と交差する方向に予備結晶化シートを延伸(副次的延伸ともいう)する二軸延伸を行うことで、圧電性、透明性、縦裂強度のバランスに優れる高分子圧電フィルムを得ることができる。
なお、ここで言う「逐次的な延伸」とは、まず一軸方向に延伸した後に、前記延伸の方向と交差する方向に延伸する延伸方法をいう。
By stretching the polymer piezoelectric film mainly in one direction, the molecular chain of polylactic acid polymer contained in the polymer piezoelectric film can be oriented in one direction and aligned with high density, which is higher It is estimated that piezoelectricity can be obtained.
On the other hand, when stretched in only one direction as described above, the molecular chain of the polymer in the sheet is mainly oriented in the stretching direction, so that there is a risk that the longitudinal crack strength due to the force from the direction substantially perpendicular to the stretching direction is lowered. is there.
Therefore, in the stretching process, when stretching for enhancing piezoelectricity (also referred to as main stretching), simultaneously or sequentially, the pre-crystallized sheet is stretched in a direction crossing the main stretching direction (secondary stretching). By performing biaxial stretching (also referred to as stretching), a polymer piezoelectric film having an excellent balance of piezoelectricity, transparency, and longitudinal crack strength can be obtained.
Here, “sequential stretching” refers to a stretching method in which stretching is performed in a uniaxial direction and then stretching in a direction intersecting with the stretching direction.

第二の工程における二軸延伸の方式は特に限定されず、一般的な方式を用いることができるが、具体的にはロール延伸(MD方向への延伸)とテンター延伸(TD方向への延伸)を組み合わせた方式とすることが好ましい。このとき、製造効率の観点から、延伸倍率が大きい方向(例えば主延伸の方向)をTD方向、延伸倍率が低い方向(例えば副次的延伸の方向)をMD方向に設定するのが好ましい。
二軸延伸は同時に行なっても、逐次的に行なってもよい。
また、逐次延伸を行なう場合は、二回目以降の延伸中のフィルムの縦裂けを抑制する観点から、最初に行なう延伸の倍率を大きくすることが好ましく、圧電定数の低下を抑制する観点から、最初に行なう延伸倍率を小さくすることが好ましい。
なお、前述のとおり、「MD方向」とはフィルムの流れる方向であり、「TD方向」とは、前記MD方向と直交し、フィルムの主面と平行な方向である。
The biaxial stretching method in the second step is not particularly limited, and a general method can be used. Specifically, roll stretching (stretching in the MD direction) and tenter stretching (stretching in the TD direction). It is preferable to use a combination of these. At this time, from the viewpoint of production efficiency, it is preferable to set the direction in which the stretching ratio is large (for example, the main stretching direction) to the TD direction and the direction in which the stretching ratio is low (for example, the secondary stretching direction) to the MD direction.
Biaxial stretching may be performed simultaneously or sequentially.
Further, when performing sequential stretching, from the viewpoint of suppressing the longitudinal tearing of the film during the second and subsequent stretching, it is preferable to increase the first stretching ratio, from the viewpoint of suppressing the decrease in piezoelectric constant, It is preferable to reduce the stretching ratio to be performed.
As described above, the “MD direction” is a direction in which the film flows, and the “TD direction” is a direction perpendicular to the MD direction and parallel to the main surface of the film.

延伸倍率は、延伸後(または後述するアニール工程を行なう場合は、アニール処理後)の高分子圧電フィルムの結晶化度とMORcと結晶化度との積が、前述の範囲になるように調整できれば特に限定されないが、主延伸の延伸倍率は2倍〜8倍が好ましく、3倍〜5倍がより好ましく、3.5倍〜4.5倍がさらに好ましい。副次的延伸の延伸倍率は1.1倍〜1.4倍がより好ましく、1.1倍〜1.3倍がさらに好ましい。   The draw ratio can be adjusted so that the product of the crystallinity, MORc, and crystallinity of the polymer piezoelectric film after stretching (or after annealing if an annealing process described later) is within the above-mentioned range. Although not particularly limited, the draw ratio of main stretching is preferably 2 to 8 times, more preferably 3 to 5 times, and even more preferably 3.5 to 4.5 times. The stretching ratio of the secondary stretching is more preferably 1.1 times to 1.4 times, and further preferably 1.1 times to 1.3 times.

副次的延伸の延伸倍率に対する主延伸の延伸倍率(主延伸倍率/副次的延伸倍率)は、3.0〜3.5であることが好ましく、3.1〜3.5であることがより好ましい。   The draw ratio of the main draw relative to the draw ratio of the secondary draw (main draw ratio / secondary draw ratio) is preferably 3.0 to 3.5, and preferably 3.1 to 3.5. More preferred.

また、主延伸倍率と副次的延伸倍率との積が4.6〜5.6であることが好ましく、4.6〜5.3であることがより好ましく、4.6〜5.0であることが更に好ましい。   Moreover, the product of the main draw ratio and the secondary draw ratio is preferably 4.6 to 5.6, more preferably 4.6 to 5.3, and 4.6 to 5.0. More preferably it is.

また、延伸速度も特に限定されないが、通常は、倍率に応じて主延伸の速度と副次的延伸の速度が調整される。延伸速度は通常用いられる速度に設定すればよく、特に限定されないが、フィルムが延伸時に破断することないような速度に調整されることが多い。   Also, the stretching speed is not particularly limited, but usually, the main stretching speed and the secondary stretching speed are adjusted according to the magnification. The stretching speed may be set to a speed usually used, and is not particularly limited, but is often adjusted to a speed at which the film does not break during stretching.

高分子圧電フィルムの延伸温度は、二軸延伸方法等のように、引張力のみで高分子圧電フィルムを延伸する場合は、高分子圧電フィルムのガラス転移温度より10℃〜20℃程度高い温度範囲であることが好ましい。   The stretching temperature of the polymer piezoelectric film is a temperature range higher by about 10 ° C. to 20 ° C. than the glass transition temperature of the polymer piezoelectric film when the polymer piezoelectric film is stretched only by a tensile force as in the biaxial stretching method. It is preferable that

予備結晶化シートの延伸を行なうときは、延伸直前にシートを延伸しやすくするために予熱を行なってもよい。
この予熱は、一般的には延伸前のシートを軟らかくし延伸しやすくするために行なわれるものであるため、前記延伸前のシートを結晶化してシートを硬くすることがない条件で行なわれるのが通常である。
しかし、上述したように本実施形態においては、延伸前に予備結晶化を行なうため、前記予熱を、予備結晶化を兼ねて行なってもよい。具体的には、上述した予備結晶化工程における加熱温度や加熱処理時間に合わせて、予熱を通常行なわれる温度よりも高い温度や長い時間行なうことで、予熱と予備結晶化を兼ねることができる。
When the pre-crystallized sheet is stretched, preheating may be performed immediately before stretching in order to facilitate stretching of the sheet.
This preheating is generally performed in order to soften the sheet before stretching and facilitate stretching, so that the sheet before stretching is crystallized and does not harden the sheet. It is normal.
However, as described above, in the present embodiment, since pre-crystallization is performed before stretching, the pre-heating may be performed together with pre-crystallization. Specifically, preheating and precrystallization can be performed by performing preheating at a temperature higher or longer than the normal temperature in accordance with the heating temperature and heat treatment time in the precrystallization step described above.

〔アニール処理工程〕
圧電定数を向上させる観点から、延伸処理を施した後の高分子圧電フィルムを、一定の熱処理(以下「アニール処理」とも称する)することが好ましい。アニール処理の温度は、概ね80℃〜160℃であることが好ましく、100℃〜155℃あることがさらに好ましい。
アニール処理の温度印加方法は、特に限定されないが、熱風ヒータや赤外線ヒータを用いて直接加熱する方法や、加熱したシリコンオイルなどの液体に高分子圧電フィルムを浸漬する方法等が挙げられる。このとき、線膨張により高分子圧電フィルムが変形すると、実用上平坦なフィルムを得ることが困難になるため、高分子圧電フィルムに一定の引張応力(例えば、0.01MPa〜100MPa)を印加し、高分子圧電フィルムがたるまないようにしながら温度を印加することが好ましい。
[Annealing process]
From the viewpoint of improving the piezoelectric constant, it is preferable that the polymer piezoelectric film after the stretching treatment is subjected to a certain heat treatment (hereinafter also referred to as “annealing treatment”). The temperature of the annealing treatment is preferably about 80 ° C to 160 ° C, and more preferably 100 ° C to 155 ° C.
The temperature application method for the annealing treatment is not particularly limited, and examples thereof include a method of directly heating using a hot air heater or an infrared heater, and a method of immersing the polymer piezoelectric film in a liquid such as heated silicon oil. At this time, when the polymer piezoelectric film is deformed by linear expansion, it is difficult to obtain a practically flat film. Therefore, a certain tensile stress (for example, 0.01 MPa to 100 MPa) is applied to the polymer piezoelectric film, It is preferable to apply temperature while preventing the polymer piezoelectric film from sagging.

アニール処理の温度印加時間は、1秒〜60分であることが好ましく、1秒〜300秒であることがより好ましく、1秒〜60秒の範囲で加熱することがさらに好ましい。60分以下の時間でアニールをすることで、高分子圧電フィルムのガラス転移温度より高い温度で、非晶部分の分子鎖から球晶が成長することに起因する配向度の低下を抑制でき、その結果、圧電性の低下を抑制できる。   The temperature application time for the annealing treatment is preferably 1 second to 60 minutes, more preferably 1 second to 300 seconds, and even more preferably heating in the range of 1 second to 60 seconds. By annealing for 60 minutes or less, it is possible to suppress a decrease in the degree of orientation due to the growth of spherulites from the molecular chains of the amorphous part at a temperature higher than the glass transition temperature of the polymeric piezoelectric film, As a result, a decrease in piezoelectricity can be suppressed.

上記のようにしてアニール処理された高分子圧電フィルムは、アニール処理した後に急冷することが好ましい。
アニール処理において、「急冷する」とは、アニール処理した高分子圧電フィルムを、アニール処理直後に、例えば氷水中等に浸漬して、少なくともガラス転移温度Tg以下に冷やすことをいい、アニール処理と氷水中等への浸漬との間に他の処理が含まれないことをいう。
The polymer piezoelectric film annealed as described above is preferably quenched after being annealed.
In the annealing treatment, “rapidly cool” means that the annealed polymer piezoelectric film is immersed in ice water or the like immediately after the annealing treatment and cooled to at least the glass transition temperature Tg or less. It means that no other treatment is included in the dipping time.

急冷の方法は、水、氷水、エタノール、ドライアイスを入れたエタノールやメタノール、液体窒素などの冷媒に、アニール処理した高分子圧電フィルムを浸漬する方法や、蒸気圧の低い液体スプレーを吹き付け、蒸発潜熱により冷却したりする方法が挙げられる。
連続的に高分子圧電フィルムを冷却するには、高分子圧電フィルムのガラス転移温度Tg以下の温度に管理された金属ロールと、高分子圧電フィルムとを接触させるなどして、急冷することが可能である。また、冷却の回数は、1回のみであっても、2回以上であってもよく、さらには、アニールと冷却とを交互に繰り返し行なうことも可能である。また前述の延伸処理を施した後の高分子圧電フィルムについて前記アニールを行うと、アニール前に比べてアニール後の高分子圧電フィルムが縮むことがある。
The rapid cooling method includes a method of immersing the annealed polymer piezoelectric film in a coolant such as ethanol, methanol, or liquid nitrogen containing water, ice water, ethanol, or dry ice, or by spraying a liquid spray with a low vapor pressure to evaporate. The method of cooling by latent heat is mentioned.
In order to continuously cool the polymer piezoelectric film, it is possible to rapidly cool the polymer piezoelectric film by bringing it into contact with a metal roll controlled to a temperature not higher than the glass transition temperature Tg of the polymer piezoelectric film. It is. Further, the number of times of cooling may be only once, or may be two or more. Furthermore, annealing and cooling can be alternately repeated. In addition, when the above-described annealing is performed on the polymer piezoelectric film that has been subjected to the above-described stretching treatment, the polymer piezoelectric film after the annealing may shrink as compared to before the annealing.

<高分子圧電フィルムの用途>
本発明の高分子圧電フィルムは、スピーカー、ヘッドホン、タッチパネル、リモートコントローラー、マイクロホン、水中マイクロホン、超音波トランスデューサ、超音波応用計測器、圧電振動子、機械的フィルター、圧電トランス、遅延装置、センサ、加速度センサ、衝撃センサ、振動センサ、感圧センサ、触覚センサ、電界センサ、音圧センサ、ディスプレイ、ファン、ポンプ、可変焦点ミラー、遮音材料、防音材料、キーボード、音響機器、情報処理機、計測機器、医用機器などの種々の分野で利用することができ、デバイスに用いた際のセンサ感度を高く維持することができる点から、特に各種センサの分野で本発明の高分子フィルムを利用することが好ましい。
また、本発明の高分子圧電フィルムは、表示装置と組み合わせたタッチパネルとして用いることもできる。表示装置としては、例えば、液晶パネル、有機ELパネルなどを用いることもできる。
また、本発明の高分子圧電フィルムは、感圧センサとして、他方式のタッチパネル(位置検出部材)と組み合わせて用いることもできる。位置検出部材の検出方式としては抗膜方式、静電容量方式、表面弾性波方式、赤外線方式、光学方式等が挙げられる。
<Application of polymer piezoelectric film>
The polymer piezoelectric film of the present invention includes a speaker, a headphone, a touch panel, a remote controller, a microphone, an underwater microphone, an ultrasonic transducer, an ultrasonic applied measuring instrument, a piezoelectric vibrator, a mechanical filter, a piezoelectric transformer, a delay device, a sensor, and an acceleration. Sensor, Shock sensor, Vibration sensor, Pressure sensor, Tactile sensor, Electric field sensor, Sound pressure sensor, Display, Fan, Pump, Variable focus mirror, Sound insulation material, Sound insulation material, Keyboard, Sound device, Information processing machine, Measuring device, The polymer film of the present invention is preferably used particularly in the field of various sensors because it can be used in various fields such as medical equipment and can maintain high sensor sensitivity when used in a device. .
The polymer piezoelectric film of the present invention can also be used as a touch panel combined with a display device. As the display device, for example, a liquid crystal panel, an organic EL panel, or the like can be used.
Moreover, the polymeric piezoelectric film of this invention can also be used in combination with the touch panel (position detection member) of another system as a pressure sensor. Examples of the detection method of the position detection member include an anti-film method, a capacitance method, a surface acoustic wave method, an infrared method, and an optical method.

このとき、本発明の高分子圧電フィルムは、少なくとも2つの面を有し、当該面には電極が備えられた圧電素子として用いられることが好ましい。電極は、高分子圧電フィルムの少なくとも2つの面に備えられていればよい。前記電極としては、特に制限されないが、例えば、ITO、ZnO、IZO(登録商標)、IGZO、導電性ポリマー、銀ナノワイヤー、金属メッシュ等が用いられる。   At this time, the polymer piezoelectric film of the present invention is preferably used as a piezoelectric element having at least two surfaces and electrodes provided on the surfaces. The electrode may be provided on at least two surfaces of the polymer piezoelectric film. Although it does not restrict | limit especially as said electrode, For example, ITO, ZnO, IZO (trademark), IGZO, a conductive polymer, silver nanowire, a metal mesh etc. are used.

また、本発明の高分子圧電フィルムと、電極と、を繰り返し重ねて積層圧電素子として用いることもできる。例としては、電極と高分子圧電フィルムとのユニットを繰り返し重ね、最後に電極で覆われていない高分子圧電フィルムの主面を電極で覆ったものが挙げられる。具体的にはユニットの繰り返しが2回のものは、電極、高分子圧電フィルム、電極、高分子圧電フィルム、電極をこの順で重ねた積層圧電素子である。積層圧電素子に用いられる高分子圧電フィルムはそのうち1層の高分子圧電フィルムが本発明の高分子圧電フィルムであればよく、その他の層は本発明の高分子圧電フィルムでなくてもよい。
また、積層圧電素子に複数の本発明の高分子圧電フィルムが含まれる場合は、ある層の本発明の高分子圧電フィルムに含まれる光学活性高分子の光学活性がL体ならば、他の層の高分子圧電フィルムに含まれる光学活性高分子はL体であってもD体であってもよい。高分子圧電フィルムの配置は圧電素子の用途に応じて適宜調整することができる。
Further, the polymer piezoelectric film of the present invention and an electrode can be repeatedly stacked and used as a laminated piezoelectric element. As an example, a unit in which an electrode and a polymer piezoelectric film are repeatedly stacked, and the main surface of the polymer piezoelectric film that is not covered with an electrode is covered with an electrode. Specifically, the unit having two repetitions is a laminated piezoelectric element in which electrodes, a polymer piezoelectric film, an electrode, a polymer piezoelectric film, and electrodes are stacked in this order. Of the polymer piezoelectric films used in the laminated piezoelectric element, one layer of the polymer piezoelectric film may be the polymer piezoelectric film of the present invention, and the other layers may not be the polymer piezoelectric film of the present invention.
In addition, when the laminated piezoelectric element includes a plurality of polymer piezoelectric films of the present invention, if the optical activity of the optically active polymer contained in one layer of the polymer piezoelectric film of the present invention is L, the other layers The optically active polymer contained in the polymer piezoelectric film may be L-form or D-form. The arrangement of the polymer piezoelectric film can be appropriately adjusted according to the use of the piezoelectric element.

例えば、L体の光学活性高分子を主たる成分として含む高分子圧電フィルムの第1の層が電極を介してL体の光学活性高分子を主たる成分として含む第2の高分子圧電フィルムと積層される場合は、第1の高分子圧電フィルムの一軸延伸方向(主たる延伸方向)を、第2の高分子圧電フィルムの一軸延伸方向(主たる延伸方向)と交差、好ましくは直交させると、第1の高分子圧電フィルムと第2の高分子圧電フィルムとの変位の向きを揃えることができ、積層圧電素子全体としての圧電性が高まるので好ましい。   For example, a first layer of a polymer piezoelectric film containing an L-type optically active polymer as a main component is laminated with a second polymer piezoelectric film containing an L-type optically active polymer as a main component via an electrode. When the uniaxial stretching direction (main stretching direction) of the first polymer piezoelectric film intersects, preferably perpendicularly, the uniaxial stretching direction (main stretching direction) of the second polymer piezoelectric film, This is preferable because the direction of displacement between the polymer piezoelectric film and the second polymer piezoelectric film can be made uniform, and the piezoelectricity of the entire laminated piezoelectric element is enhanced.

一方、L体の光学活性高分子を主たる成分として含む高分子圧電フィルムの第1の層が電極を介してD体の光学活性高分子を主たる成分として含む第2の高分子圧電フィルムと積層される場合は、第1の高分子圧電フィルムの一軸延伸方向(主たる延伸方向)を、第2の高分子圧電フィルムの一軸延伸方向(主たる延伸方向)と略平行となるように配置すると第1の高分子圧電フィルムと第2の高分子圧電フィルムの変位の向きを揃えることができ、積層圧電素子全体としての圧電性が高まるので好ましい。   On the other hand, the first layer of the polymer piezoelectric film containing the L-type optically active polymer as the main component is laminated with the second polymer piezoelectric film containing the D-type optically active polymer as the main component via the electrode. When the first polymer piezoelectric film is arranged so that the uniaxial stretching direction (main stretching direction) of the first polymer piezoelectric film is substantially parallel to the uniaxial stretching direction (main stretching direction) of the second polymer piezoelectric film, the first It is preferable because the directions of displacement of the polymer piezoelectric film and the second polymer piezoelectric film can be made uniform, and the piezoelectricity of the entire laminated piezoelectric element is enhanced.

特に高分子圧電フィルムの主面に電極を備える場合には、透明性のある電極を備えることが好ましい。ここで、電極について、透明性があるとは、具体的には、内部ヘイズが40%以下(全光線透過率が60%以上)であることをいう。   In particular, when an electrode is provided on the main surface of the polymer piezoelectric film, a transparent electrode is preferably provided. Here, the transparency of the electrode specifically means that the internal haze is 40% or less (total light transmittance is 60% or more).

本発明の高分子圧電フィルムを用いた前記圧電素子は、スピーカーやタッチパネル等、上述の種々の圧電デバイスに応用することができる。特に、透明性のある電極を備えた圧電素子は、スピーカー、タッチパネル、アクチュエータ等への応用に好適である。   The piezoelectric element using the polymer piezoelectric film of the present invention can be applied to the above-described various piezoelectric devices such as speakers and touch panels. In particular, a piezoelectric element provided with a transparent electrode is suitable for application to a speaker, a touch panel, an actuator, and the like.

以下、本発明の実施形態を実施例により更に具体的に説明するが、本実施形態はその主旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the embodiment of the present invention will be described more specifically by way of examples. However, the present embodiment is not limited to the following examples unless it exceeds the gist of the present invention.

〔実施例1〕
NatureWorks LLC社製ポリ乳酸系樹脂(品名:IngeoTM biopolymer、銘柄:4032D)を押出成形機ホッパーに入れて、220〜230℃に加熱しながらTダイから押し出し、50℃のキャストロールに0.3分間接触させ厚さ210μmの予備結晶化シートを製膜した(予備結晶化工程)。前記予備結晶化シートの結晶化度を測定したところ4%であった。
得られた予備結晶化シートに、逐次二軸延伸を施し、延伸フィルムを得た(延伸工程)。詳細には、予備結晶化シートを70℃に加熱しながらロールツーロール方式で1.2倍までMD方向に延伸(副次的延伸)し、次に、75℃に加熱しながら、テンター方式で4.0倍までTD方向に延伸(主延伸)して延伸フィルムとした。このとき、予備結晶化シートの幅は1500mmであり、予備結晶化シートの送り速度を5m/分とした。
前記延伸工程の後のフィルムをテンターで固定したまま、150℃に加熱した炉内を15秒間通過させアニール処理し、急冷して、高分子圧電フィルムを作製した(アニール処理工程)。なお、前記急冷は、アニール処理後のフィルムを20℃〜30℃の大気に接触させ、さらにフィルム巻取機の金属ロールに接触させることにより、フィルム温度を急速に室温近傍に降温させることによって行った。
[Example 1]
NatureWorks LLC Inc. polylactic acid resin (product name: Ingeo TM Biopolymer, brand: 4032D) were placed in an extruder hopper, extruded from a T-die while heating to 220 to 230 ° C., 0.3 cast rolls 50 ° C. A pre-crystallized sheet having a thickness of 210 μm was formed by contact for a minute (pre-crystallization step). The crystallinity of the pre-crystallized sheet was measured and found to be 4%.
The obtained pre-crystallized sheet was sequentially biaxially stretched to obtain a stretched film (stretching step). Specifically, the pre-crystallized sheet is stretched in the MD direction up to 1.2 times in a roll-to-roll system while heating to 70 ° C. (secondary stretching), and then heated to 75 ° C. with a tenter system. A stretched film was obtained by stretching (main stretching) in the TD direction up to 4.0 times. At this time, the width of the pre-crystallized sheet was 1500 mm, and the feed speed of the pre-crystallized sheet was 5 m / min.
While the film after the stretching step was fixed with a tenter, it was annealed by passing it through a furnace heated to 150 ° C. for 15 seconds and rapidly cooled to produce a polymer piezoelectric film (annealing step). The rapid cooling is performed by rapidly lowering the film temperature to near room temperature by bringing the annealed film into contact with the air at 20 ° C. to 30 ° C. and then contacting with the metal roll of the film winder. It was.

なお、実施例1および下記実施例2、比較例1、2にて使用したポリ乳酸系樹脂の各物性値は、以下の表1に示すとおりである。   The physical property values of the polylactic acid resins used in Example 1, Example 2 and Comparative Examples 1 and 2 are as shown in Table 1 below.

〔実施例2〕
実施例1の高分子圧電フィルムの作製において、延伸条件を以下の表2に示す条件に変更した他は同様にして、実施例2の高分子圧電フィルムを作製した。
[Example 2]
A polymeric piezoelectric film of Example 2 was produced in the same manner as in the production of the polymeric piezoelectric film of Example 1, except that the stretching conditions were changed to the conditions shown in Table 2 below.

〔比較例1、2〕
次いで、実施例1の高分子圧電フィルムの作製において、延伸条件を以下の表2に示す条件に変更した他は同様にして、比較例1、2の高分子圧電フィルムを作製した。
[Comparative Examples 1 and 2]
Next, in the production of the polymer piezoelectric film of Example 1, the polymer piezoelectric films of Comparative Examples 1 and 2 were produced in the same manner except that the stretching conditions were changed to the conditions shown in Table 2 below.

−樹脂(光学活性高分子)のL体量とD体量の測定−
50mLの三角フラスコに1.0gのサンプル(高分子圧電フィルム)を秤り込み、IPA(イソプロピルアルコール)2.5mLと、5.0mol/L水酸化ナトリウム溶液5mLとを加えた。次に、サンプル溶液が入った前記三角フラスコを、温度40℃の水浴に入れ、ポリ乳酸が完全に加水分解するまで、約5時間攪拌した。
-Measurement of L and D amounts of resin (optically active polymer)-
In a 50 mL Erlenmeyer flask, 1.0 g of a sample (polymer piezoelectric film) was weighed, and 2.5 mL of IPA (isopropyl alcohol) and 5 mL of a 5.0 mol / L sodium hydroxide solution were added. Next, the Erlenmeyer flask containing the sample solution was placed in a water bath at a temperature of 40 ° C. and stirred for about 5 hours until the polylactic acid was completely hydrolyzed.

前記サンプル溶液を室温まで冷却後、1.0mol/L塩酸溶液を20mL加えて中和し、三角フラスコを密栓してよくかき混ぜた。サンプル溶液の1.0mLを25mLのメスフラスコに取り分け、移動相で25mLとしてHPLC試料溶液1を調製した。HPLC試料溶液1を、HPLC装置に5μL注入し、下記HPLC条件で、ポリ乳酸のD/L体ピーク面積を求め、L体の量とD体の量を算出した。
−HPLC測定条件−
・カラム
光学分割カラム、(株)住化分析センター製 SUMICHIRAL OA5000
・測定装置
日本分光社製 液体クロマトグラフィ
・カラム温度
25℃
・移動相
1.0mM−硫酸銅(II)緩衝液/IPA=98/2(V/V)
硫酸銅(II)/IPA/水=156.4mg/20mL/980mL
・移動相流量
1.0mL/分
・検出器
紫外線検出器(UV254nm)
The sample solution was cooled to room temperature, neutralized by adding 20 mL of 1.0 mol / L hydrochloric acid solution, and the Erlenmeyer flask was sealed and mixed well. 1.0 mL of the sample solution was placed in a 25 mL volumetric flask, and HPLC sample solution 1 was prepared with 25 mL of mobile phase. 5 μL of the HPLC sample solution 1 was injected into the HPLC apparatus, the D / L body peak area of polylactic acid was determined under the following HPLC conditions, and the amount of L body and the amount of D body were calculated.
-HPLC measurement conditions-
・ Column Optical resolution column, Sumika Rial OA5000 manufactured by Sumika Chemical Analysis Co.
・ Measuring device: JASCO Corporation liquid chromatography column temperature: 25 ℃
Mobile phase 1.0 mM-copper (II) sulfate buffer / IPA = 98/2 (V / V)
Copper (II) sulfate / IPA / water = 156.4 mg / 20 mL / 980 mL
・ Mobile phase flow rate 1.0mL / min ・ Detector UV detector (UV254nm)

<分子量分布>
ゲル浸透クロマトグラフ(GPC)を用い、下記GPC測定方法により、実施例および比較例の各高分子圧電フィルムに含まれる樹脂(光学活性高分子)の分子量分布(Mw/Mn)を測定した。
−GPC測定方法−
・測定装置
Waters社製GPC−100
・カラム
昭和電工社製、Shodex LF−804
・サンプルの調製
実施例および比較例の各高分子圧電フィルムを、それぞれ40℃で溶媒〔クロロホルム〕へ溶解させ、濃度1mg/mLのサンプル溶液を準備した。
・測定条件
サンプル溶液0.1mLを溶媒(クロロホルム)、温度40℃、1mL/分の流速でカラムに導入し、カラムで分離されたサンプル溶液中のサンプル濃度を示差屈折計で測定した。樹脂の分子量は、ポリスチレン標準試料にてユニバーサル検量線を作成し、各樹脂の重量平均分子量(Mw)を算出した。
<Molecular weight distribution>
Using a gel permeation chromatograph (GPC), the molecular weight distribution (Mw / Mn) of the resin (optically active polymer) contained in each polymer piezoelectric film of Examples and Comparative Examples was measured by the following GPC measurement method.
-GPC measurement method-
・ Measurement device Waters GPC-100
・ Column Showa Denko KK, Shodex LF-804
-Preparation of sample Each polymeric piezoelectric film of an Example and a comparative example was dissolved in the solvent [chloroform] at 40 degreeC, respectively, and the sample solution with a density | concentration of 1 mg / mL was prepared.
Measurement conditions 0.1 mL of the sample solution was introduced into the column at a solvent (chloroform), a temperature of 40 ° C. and a flow rate of 1 mL / min, and the sample concentration in the sample solution separated by the column was measured with a differential refractometer. For the molecular weight of the resin, a universal calibration curve was prepared using a polystyrene standard sample, and the weight average molecular weight (Mw) of each resin was calculated.

<物性測定および評価>
以上のようにして得られた実施例1、2、比較例1、2の高分子圧電フィルムについて、それぞれ、融点Tm、結晶化度、厚さ、内部ヘイズ、圧電定数、MORc、寸法変化率、引裂強さ、破断伸度を測定した。
評価結果を表3に示す。
なお、具体的には、次のようにして測定した。
<Measurement and evaluation of physical properties>
For the polymeric piezoelectric films of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 obtained as described above, melting point Tm, crystallinity, thickness, internal haze, piezoelectric constant, MORc, dimensional change rate, The tear strength and elongation at break were measured.
The evaluation results are shown in Table 3.
Specifically, the measurement was performed as follows.

〔融点Tmおよび結晶化度〕
実施例および比較例の各高分子圧電フィルムを、それぞれ10mg正確に秤量し、示差走査型熱量計(パーキンエルマー社製DSC−1)を用い、昇温速度10℃/分の条件で測定し、融解吸熱曲線を得た。得られた融解吸熱曲線から融点Tmおよび結晶化度を得た。
[Melting point Tm and crystallinity]
Each of the polymer piezoelectric films of Examples and Comparative Examples was accurately weighed 10 mg each, and measured using a differential scanning calorimeter (DSC-1 manufactured by Perkin Elmer Co., Ltd.) at a temperature rising rate of 10 ° C./min. A melting endotherm curve was obtained. A melting point Tm and a crystallinity were obtained from the obtained melting endotherm curve.

〔寸法変化率〕
実施例および比較例の各高分子圧電フィルムを、MD方向に50mm、TD方向に50mmカットして、50mm×50mmの矩形フィルムを切り出した。このフィルムを100℃にセットしたオーブン中に吊り下げて、30分間アニール処理(以下、この寸法変化率評価のためのアニール処理を「アニールB」とする)した。その後、アニールB前後のMD方向およびTD方向のフィルム矩形辺長の寸法を株式会社ミツトヨ製二次元測定機CRYSTAL μV606で測定し、下式に従い、寸法変化率(%)を算出し、その絶対値により、寸法安定性を評価した。寸法変化率が小さいほど寸法安定性が高いことを示す。
MD寸法変化率(%)=100×((アニールB前のMD方向の辺長)−(アニールB後のMD方向の辺長さ))/(アニールB前のMD方向の辺長)
TD寸法変化率(%)=100×((アニールB前のTD方向の辺長)−(アニールB後のTD方向の辺長さ))/(アニールB前のTD方向の辺長)
[Dimensional change rate]
Each of the polymer piezoelectric films of Examples and Comparative Examples was cut 50 mm in the MD direction and 50 mm in the TD direction to cut out a 50 mm × 50 mm rectangular film. This film was suspended in an oven set at 100 ° C. and annealed for 30 minutes (hereinafter, this annealing treatment for evaluating the dimensional change rate was referred to as “anneal B”). Thereafter, the dimensions of the film rectangular side length in the MD direction and TD direction before and after annealing B were measured with a two-dimensional measuring machine CRYSTAL μV606 manufactured by Mitutoyo Corporation, and the dimensional change rate (%) was calculated according to the following formula, and the absolute value thereof: Thus, the dimensional stability was evaluated. A smaller dimensional change rate indicates higher dimensional stability.
MD dimensional change rate (%) = 100 × ((side length in MD direction before annealing B) − (side length in MD direction after annealing B)) / (side length in MD direction before annealing B)
TD dimensional change rate (%) = 100 × ((side length in TD direction before annealing B) − (side length in TD direction after annealing B)) / (side length in TD direction before annealing B)

〔内部ヘイズ〕
本願でいう「内部ヘイズ」とは本発明の高分子圧電フィルムの内部ヘイズのことをいい、以下の方法で測定される。
具体的には、実施例および比較例の各高分子圧電フィルムの内部ヘイズ(以下、内部ヘイズ(H1)ともいう)は、厚さ方向の光透過性を測定することにより、測定した。より詳細には、予めガラス板2枚の間に、シリコンオイル(信越化学工業社製信越シリコーン(商標)、型番:KF96−100CS)のみを挟んでヘイズ(H2)を測定し、次にシリコンオイルで表面を均一に塗らしたフィルム(高分子圧電フィルム)を、ガラス板2枚で挟んでヘイズ(H3)を測定し、下記式のようにこれらの差をとることで、実施例および比較例の各高分子圧電フィルムの内部ヘイズ(H1)を得た。
内部ヘイズ(H1)=ヘイズ(H3)−ヘイズ(H2)
[Internal haze]
The “internal haze” in the present application refers to the internal haze of the polymer piezoelectric film of the present invention, and is measured by the following method.
Specifically, the internal haze (hereinafter also referred to as internal haze (H1)) of each of the polymer piezoelectric films of Examples and Comparative Examples was measured by measuring light transmittance in the thickness direction. More specifically, haze (H2) is measured in advance by sandwiching only silicon oil (Shin-Etsu Silicone (trademark) manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., model number: KF96-100CS) between two glass plates. The film (polymer piezoelectric film) whose surface was uniformly coated with was sandwiched between two glass plates, the haze (H3) was measured, and by taking these differences as in the following formula, The internal haze (H1) of each polymer piezoelectric film was obtained.
Internal haze (H1) = Haze (H3) -Haze (H2)

上記式におけるヘイズ(H2)およびヘイズ(H3)は、それぞれ、下記測定条件下で下記装置を用い、厚さ方向の光透過性を測定することにより測定した。
測定装置:東京電色社製、HAZE METER TC−HIIIDPK
試料サイズ:幅30mm×長さ30mm(厚さは表3参照)
測定条件:JIS−K7105に準拠
測定温度:室温(25℃)
The haze (H2) and haze (H3) in the above formula were measured by measuring the light transmittance in the thickness direction using the following apparatus under the following measurement conditions.
Measuring device: manufactured by Tokyo Denshoku Co., Ltd., HAZE METER TC-HIIIDPK
Sample size: 30 mm wide x 30 mm long (see Table 3 for thickness)
Measurement conditions: Conforms to JIS-K7105 Measurement temperature: Room temperature (25 ° C.)

〔圧電定数d14(応力−電荷法)〕
前述した「応力−電荷法による圧電定数d14の測定方法の一例」に従い、結晶化高分子フィルムの圧電定数(詳細には、圧電定数d14(応力−電荷法))を測定した。
[Piezoelectric constant d 14 (stress-charge method)]
The piezoelectric constant of the crystallized polymer film (specifically, the piezoelectric constant d 14 (stress-charge method)) was measured according to the above-described “Example of Method for Measuring Piezoelectric Constant d 14 by Stress-Charge Method”.

〔規格化分子配向MORc〕
実施例および比較例の各高分子圧電フィルムについて、規格化分子配向MORcを、王子計測機器株式会社製マイクロ波方式分子配向計MOA−6000により測定した。基準厚さtcは、50μmに設定した。
[Standardized molecular orientation MORc]
About each polymeric piezoelectric film of an Example and a comparative example, normalization molecular orientation MORc was measured by Oji Scientific Instruments Co., Ltd. microwave system molecular orientation meter MOA-6000. The reference thickness tc was set to 50 μm.

〔引裂強さ〕
実施例および比較例の各高分子圧電フィルムについて、JIS K 7128−3の「プラスチックーフィルム及びシートの引裂強さ」に記載の試験方法「直角形引裂法」に準拠し、TD方向の引裂強さ(縦裂強度)を測定した。
TD方向の引裂強さが大きいことが、縦裂強度の低下が抑制されていることを意味している。換言すれば、TD方向の引裂強さの少なくとも一方が低いことが、縦裂強度が低下したことを意味している。
引裂強さの測定において、引張試験機のクロスヘッド速度は毎分200mmとした。
引裂強さ(T)は下式より算出した。
T=F/d
上記式において、Tは引裂強さ(N/mm)、Fは最大引裂荷重、dは試験片の厚さ(mm)を表す。
[Tear strength]
About each polymeric piezoelectric film of an Example and a comparative example, based on the test method "right-angled tear method" described in "Tear strength of a plastic film and a sheet | seat" of JISK7128-3, tear strength of TD direction The thickness (longitudinal crack strength) was measured.
A large tear strength in the TD direction means that a decrease in longitudinal crack strength is suppressed. In other words, the fact that at least one of the tear strengths in the TD direction is low means that the longitudinal tear strength has decreased.
In the measurement of tear strength, the crosshead speed of the tensile tester was 200 mm per minute.
The tear strength (T) was calculated from the following equation.
T = F / d
In the above formula, T represents the tear strength (N / mm), F represents the maximum tear load, and d represents the thickness (mm) of the test piece.

〔弾性率、降伏応力、破断伸度〕
実施例および比較例の各高分子圧電フィルムを延伸方向(MD方向)に対して45°なす方向に180mm、45°なす方向に直交する方向に10mmにカットして得た矩形の試験片について、東洋精機製作所製引張試験機 ストログラフVD1Eを用いてJIS−K−7127に準拠し、45°方向の弾性率、降伏応力、破断伸度を測定した。
[Elastic modulus, yield stress, elongation at break]
About the rectangular test piece obtained by cutting each polymer piezoelectric film of the example and the comparative example to 180 mm in a direction forming 45 ° with respect to the stretching direction (MD direction) and 10 mm in a direction orthogonal to the direction forming 45 °, Based on JIS-K-7127, a tensile tester made by Toyo Seiki Seisakusho Strograph VD1E was used to measure the elastic modulus, yield stress, and elongation at break in the 45 ° direction.

表3に示すように、実施例1、2では、比較例1よりも高い縦裂強度および破断伸度を示した。
また、実施例1、2では、比較例2よりも高い圧電定数を示した。
As shown in Table 3, Examples 1 and 2 showed higher longitudinal crack strength and elongation at break than Comparative Example 1.
In Examples 1 and 2, a higher piezoelectric constant was shown than in Comparative Example 2.

〔屈折率〕
得られた高分子圧電フィルムについて、23℃における屈折率n、n、nを、ATAGO社製の多波長アッベ屈折計、DR−M2を用いて測定した。そして、以下の式に基づき、Nz係数を算出した。
Nz係数=(nx −nz )/(nx −ny
なお、nは、波長589nmにおけるフィルムの主面内の遅相軸方向の屈折率であり、nは、波長589nmにおけるフィルムの主面内の進相軸方向の屈折率であり、nzは、波長589nmにおけるフィルムの厚さ方向の屈折率である。
(Refractive index)
The obtained polymer piezoelectric film, the refractive indices n x at 23 ° C., n y, and n z, ATAGO Co. multiwavelength Abbe refractometer was determined using a DR-M2. And Nz coefficient was computed based on the following formula | equation.
Nz factor = (n x -n z) / (n x -n y)
Incidentally, n x is the refractive index in a slow axis direction of the main surface of the film at a wavelength of 589 nm, n y is a refractive index in a fast axis direction in the main surface of the film at a wavelength of 589 nm, n z Is the refractive index in the thickness direction of the film at a wavelength of 589 nm.

上記のようにして求めた屈折率およびセンサ感度に関係するパラメータ(圧電定数d14、弾性率E、降伏応力σ、d14×E×σ)の結果を以下の表4に示す。また、Nz係数とd14×E×σとの関係を図1に示す。Table 4 below shows the results of parameters (piezoelectric constant d 14 , elastic modulus E, yield stress σ, d 14 × E × σ) related to the refractive index and sensor sensitivity obtained as described above. The relationship between the Nz coefficient and d 14 × E × σ is shown in FIG.

表2、4に示すように、比較例1では、実施例1、2よりも縦(MD)倍率が低いため、圧電定数d14の値が大きい一方、弾性率Eおよび降伏応力σの値が小さくなっている。さらに、比較例2では、実施例1、2よりも縦(MD)倍率が高いため、配向の面分布が悪化し、圧電定数d14の値が小さい一方、弾性率Eおよび降伏応力σの値が大きくなっている。実施例1、2では圧電定数d14、弾性率Eおよび降伏応力σの値を大きくすることができ、センサ感度の総合的なパラメータであるd14×E×σの値を大きく維持することができる。
つまり、Nz係数が1.108〜1.140の範囲にある実施例1、2では、Nz係数がこの範囲外にある比較例1、2と比較して、d14×E×σの値を高くすることができ、さらに実施例1、2では、比較例2よりも圧電定数を高く維持することができた。よって、実施例1、2の高分子圧電フィルムでは、デバイスに用いた際のセンサ感度を高く維持できることが期待される。
As shown in Table 2 and 4, in Comparative Example 1, since the vertical (MD) ratio is lower than the first and second embodiments, one value of the piezoelectric constant d 14 is large, the value of the elastic modulus E and yield stress σ It is getting smaller. In Comparative Example 2, since the vertical (MD) ratio is higher than in Examples 1 and 2, and the surface distribution of the orientation deteriorated, while the value of the piezoelectric constant d 14 is smaller, the elastic modulus E and the value of yield stress σ Is getting bigger. In Examples 1 and 2, the values of the piezoelectric constant d 14 , the elastic modulus E, and the yield stress σ can be increased, and the value of d 14 × E × σ, which is a comprehensive parameter of sensor sensitivity, can be maintained large. it can.
In other words, in Examples 1 and 2 in which the Nz coefficient is in the range of 1.108 to 1.140, compared to Comparative Examples 1 and 2 in which the Nz coefficient is outside this range, the value of d 14 × E × σ is In addition, in Examples 1 and 2, the piezoelectric constant could be maintained higher than that in Comparative Example 2. Therefore, the polymer piezoelectric films of Examples 1 and 2 are expected to maintain high sensor sensitivity when used in a device.

さらに、表3に示すように、比較例1では、縦裂強度の値が低くなっているため、製造中のライン破断が生じやすく生産性が低いと思われる。一方、実施例1、2では、縦裂強度の値が高く、製造中のライン破断が生じにくく生産性に優れていると思われる。   Furthermore, as shown in Table 3, in Comparative Example 1, since the value of the longitudinal crack strength is low, it is likely that line breakage during production is likely to occur and the productivity is low. On the other hand, in Examples 1 and 2, the value of the longitudinal crack strength is high, and it is considered that the line breakage during production hardly occurs and the productivity is excellent.

2014年10月27日に出願された日本国特許出願2014−218539の開示はその全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
The disclosure of Japanese Patent Application No. 2014-218539 filed on October 27, 2014 is incorporated herein by reference in its entirety.
All documents, patent applications, and technical standards mentioned in this specification are to the same extent as if each individual document, patent application, and technical standard were specifically and individually stated to be incorporated by reference, Incorporated herein by reference.

Claims (10)

重量平均分子量が5万〜100万である光学活性を有するヘリカルキラル高分子を含み、DSC法で得られる結晶化度が20%〜80%であり、かつ、マイクロ波透過型分子配向計で測定される基準厚さを50μmとしたときの規格化分子配向MORcと前記結晶化度との積が40〜700であり、
フィルム面内の遅相軸方向の屈折率をnx 、フィルム面内の進相軸方向の屈折率をny 、フィルムの厚さ方向の屈折率をnz とし、Nz係数=(nx −nz )/(nx −ny )としたとき、Nz係数が1.108〜1.140の範囲にあり、
二軸延伸フィルムであり、延伸倍率が大きい方向の延伸倍率を主延伸倍率、延伸倍率が大きい方向に直交し、かつフィルム面と平行な方向の延伸倍率を副次的延伸倍率としたときに、主延伸倍率/副次的延伸倍率が3.0〜3.5であり、前記主延伸倍率と前記副次的延伸倍率との積が4.6〜5.6である、高分子圧電フィルム。
Including a helical chiral polymer having an optical activity of weight average molecular weight of 50,000 to 1,000,000, crystallinity obtained by DSC method is 20% to 80%, and measured with a microwave transmission type molecular orientation meter The product of the normalized molecular orientation MORc and the crystallinity when the reference thickness is 50 μm is 40 to 700,
The refractive indices n x in the slow axis direction of the film plane, the fast-axis refractive index n y in the film plane, the refractive index in the thickness direction of the film and n z, Nz coefficient = (n x - when the n z) / (n x -n y), Ri range near the Nz coefficient is 1.108 to 1.140,
It is a biaxially stretched film, when the draw ratio in the direction where the draw ratio is large is the main draw ratio, when the draw ratio in the direction perpendicular to the direction where the draw ratio is large and parallel to the film surface is the secondary draw ratio, a main draw ratio / secondary draw ratio is 3.0 to 3.5, the product of the main draw ratio and the secondary draw ratio Ru der 4.6 to 5.6, a polymer piezoelectric film .
可視光線に対する内部ヘイズが40%以下であり、且つ25℃において応力−電荷法で測定した圧電定数d14が1pC/N以上である、請求項1に記載の高分子圧電フィルム。 Internal haze to visible light is not less than 40% and stress at 25 ° C. - piezoelectric constant d 14 measured by the charge method is 1 pC / N or more, polymeric piezoelectric film according to claim 1. 可視光線に対する内部ヘイズが20%以下である、請求項1または請求項2に記載の高分子圧電フィルム。   The polymer piezoelectric film according to claim 1 or 2, wherein an internal haze with respect to visible light is 20% or less. 前記ヘリカルキラル高分子が、下記式(1)で表される繰り返し単位を含む主鎖を有する高分子である、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の高分子圧電フィルム。
The polymer piezoelectric film according to any one of claims 1 to 3, wherein the helical chiral polymer is a polymer having a main chain including a repeating unit represented by the following formula (1).
前記ヘリカルキラル高分子は、光学純度が95.00%ee以上である、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の高分子圧電フィルム。   The polymeric piezoelectric film according to any one of claims 1 to 4, wherein the helical chiral polymer has an optical purity of 95.00% ee or more. 前記ヘリカルキラル高分子の含有量が80質量%以上である、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の高分子圧電フィルム。   The polymer piezoelectric film according to claim 1, wherein the content of the helical chiral polymer is 80% by mass or more. フィルム面内の遅相軸方向の屈折率nが1.4720〜1.4740の範囲にある、請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の高分子圧電フィルム。 A slow axis direction of the refractive indices n x in the film plane is in the range of 1.4720 to 1.4740, polymeric piezoelectric film according to any one of claims 1 to 6. 応力−電荷法で測定される圧電定数が6pC/N以上である、請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の高分子圧電フィルム。   The polymer piezoelectric film according to any one of claims 1 to 7, wherein a piezoelectric constant measured by a stress-charge method is 6 pC / N or more. Nz係数が1.109〜1.130の範囲にある、請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の高分子圧電フィルム。   The polymer piezoelectric film according to any one of claims 1 to 8, wherein the Nz coefficient is in a range of 1.109 to 1.130. 可視光線に対する内部ヘイズが1%以下である、請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の高分子圧電フィルム。   The polymer piezoelectric film according to any one of claims 1 to 9, wherein an internal haze with respect to visible light is 1% or less.
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